Woord vooraf. Gent. 6 juni i

Transcriptie

1

2

3

4 Woord vooraf De masterproef is het sluitstuk van onze opleiding Master of Science in de Industriële Wetenschappen: Landmeten. Ons onderzoek draait om het bepalen van de Invloed van afstand en invalshoek op precisie en nauwkeurigheid van terrestrische laserscanning bij real-time monitoring van eenvoudige betonconstructies. Dit onderzoek was nooit gelukt zonder de begeleiding en steun van verscheidene personen, daarom maken wij van deze gelegenheid gebruik om deze personen te bedanken. Allereerst zouden we onze promotor Prof. dr. ing. Deruyter Greet willen bedanken voor alle begeleiding en informatie die we van haar hebben ontvangen. Hiernaast ook voor het nalezen en verbeteren van dit werk. We willen ook onze dank betuigen aan de Universiteit Gent, vakgroep geografie, voor het ontlenen van de HDS6100 laserscanner, zodat we in staat waren een vergelijkend onderzoek te voeren tussen een fase- en een pulsscanner. Ten slotte nog een warm dankwoord aan onze families en vrienden voor de steun en de ontspanning die ze ons geboden hebben bij het voltooien van deze thesis. Gent 6 juni i

5 Abstract Terrestrische laserscanners worden steeds vaker gebruikt voor het opmeten van deformaties van gebouwde structuren. Een probleem hierbij is dat de techniek om de gegevens te verwerken veel tijd in beslag neemt. Daarom werd een nieuwe methode ontwikkeld om de data in bijna real-time te verwerken. Deze zogenaamde Quick and Dirty Method (QDM) bestaat erin dat de puntenwolk enkel ter plaatse van de verwachte deformaties wordt gefilterd en beperkt gemodelleerd. Van deze gemodelleerde vlakken worden doorsneden gemaakt op vooraf bepaalde plaatsen waar de grootste vervorming verwacht wordt. Door deze methode op verschillende tijdstippen toe te passen kan een constructie gemonitord worden op deformaties. Het gebruik van de QDM zorgt voor een snelle verwerking, waardoor laserscanning kan gebruikt worden in situaties met een klein tijdsinterval tussen de opeenvolgende metingen, waar tot nu toe enkel metingen met totaalstation werden uitgevoerd. Bijkomend houdt het gebruik van laserscanning in dat grote delen van een constructie ingemeten worden. Als na de meting blijkt dat een fout is gebeurd in de berekeningen voor het bepalen van de meest kritische plaats, kan een nieuwe doorsnede gemaakt worden op andere plaatsen zonder bijkomende metingen te verrichten. Dit is onmogelijk aan de hand van totaalstationmetingen waarmee per definitie enkel singuliere punten worden opgemeten. Bovendien zijn de visualisatiemogelijkheden aan de hand van laserscandata veel groter dan bij gebruik van een totaalstation. De QDM is vorig jaar enkel getest op een waterzuiveringstation. De resultaten naar de kwaliteit van de metingen waren zeer hoopvol, maar door het real-time karakter van de metingen was het niet mogelijk een voldoende grote steekproef te creëren om statistisch gefundeerde uitspraken te doen over de precisie, de juistheid en de nauwkeurigheid van deze methode. Om bovenstaande reden is de noodzaak gerezen om de kwaliteitstermen bij het gebruik van de QDM te bepalen rekening houdend met factoren die de resultaten kunnen beïnvloeden, zoals de afstand tot het te meten object, de invalshoek van de laserstraal op het object en het type laserscanner. Dit onderzoek spitst zich toe op het bepalen van de juistheid, de precisie en de nauwkeurigheid op een statistisch onderbouwde manier. Hierbij werd een betonnen kubus ingemeten op respectievelijk drie en zes verschillende afstanden met een fasescanner (Leica HDS6100) en een pulsscanner (Leica Scanstation C10). Voor elk van deze afstanden werd het proefstuk verdraaid over zes verschillende hoeken. Bij vier van deze hoeken onderging de kubus bijkomend een translatie van ongeveer één centimeter loodrecht op de ingestelde hoek. Deze verplaatsing werd ook opgemeten door middel van analoge meetklokken. Voor elk van de hierboven beschreven posities werd de kubus 40 tot 60 maal gescand met een resolutie die varieert tussen 2 mm op 2 mm en 8 mm op 8 mm, afhankelijk van de afstand en het type laserscanner. De in totaal ongeveer 4800 scans werden verwerkt met Leica Cyclone versie 8.0 en statistisch geëvalueerd door middel van SPSS versie 22. De resultaten tonen dat voor deformatiemetingen met de QDM een betere juistheid te verwachten is voor de pulsscanner C10 dan voor de fasescanner HDS6100, dit zowel voor de gemodelleerde vlakken als voor de targets. De metingen met de C10 zijn echter minder precies dan de metingen met de ii

6 HDS6100. De resultaten tonen ook aan dat het bepalen van deformaties op basis van een verschoven target een betere juistheid oplevert, dit zowel voor de C10 als voor de HDS6100. Het gebruik van gemodelleerde vlakken zal echter resulteren in een betere precisie. Sleutelwoorden: terrestrische laserscanning, deformatiemetingen, juistheid, precisie, nauwkeurigheid Terrestrial laser scanning is frequently used for deformations measurements of built structures. Because the time consuming data processing often poses problems, a new method was developed to handle the data in near real-time. This so called 'Quick and Dirty Method' (QDM) only filters the point cloud at the location of the expected deformations and the point cloud is modelled only at these location. From these modelled surfaces, sections are created at predetermined locations where the largest deformations are expected. By applying this method at different points in time, a construction can be monitored for deformations. The use of the QDM ensures fast processing, thus allowing the use of laser scanning in situations with a small time interval between successive measurements, which until now were covered by total station measurements. Furthermore, the use of laser scanning implies that large parts of a structure are measured in a short time. As a consequence, if additional sections have to be created e. g. due to errors in the determination of the critical zones of the structure, the data is already available. As by means of a total station, by definition only singular points are measured, it is impossible to create new sections from the old data. In addition, the visualization capabilities based on laser scan data are more comprehensive. Last year, the QDM was tested at a sewage purification plant. Although the quality of the results was very promising, in real-time conditions, it was not possible to create a sufficient large sample to make statistical founded assessment of the precision, the correctness and the accuracy of the QDM. Therefore, the need arose to determine the quality of the QDM, taking into account the influence of the distance between the object and the scanner, the incidence angle of the laser beam on the object and the type of laser scanner. This research focuses on determining the correctness, the precision and the accuracy in a statistically founded way. A concrete cube was scanned respectively at three and six different distances with a phase scanner (Leica HDS6100) and a pulse scanner (Leica Scan Station C10). For each of these distances, the test specimen was rotated over six different angles. For four of these angles the cube was subjected to a translation of approximately one centimetre perpendicular to the current angle. This displacement was also measured with analogue dial gauges. For each position, the specimen was scanned 40 or 60 times at a resolution varying between 2 mm by 2 mm and 8 mm by 8 mm, depending on the distance to the scanner and the type of laser scanner. The approximately 4800 total scans were processed with Leica Cyclone version 8.0 and statistically evaluated using SPSS version 22. The results show that the correctness of the QDM for deformation monitoring is better for the pulse scanner C10 than for the phase scanner HDS6100 for the modelled surfaces as well as for the targets. However, the C10 measurements are less precise than the HDS6100 measurements. The results also iii

7 show that processing the deformation measurements using moved targets produce a better correctness. Although when using modelled surfaces give a better precision. Keywords: terrestrial laser scanning, deformation measurements, correctness, precision, accuracy iv

8 Inhoudsopgave Woord vooraf... i Abstract... ii Inhoudsopgave... v Lijst van figuren... ix Lijst van grafieken... xi Lijst van tabellen... xiii Hoofdstuk I: Probleemstelling... 1 Hoofdstuk II: Doelstelling en afbakening onderzoeksveld... 2 Hoofdstuk III: Leeswijzer... 3 Hoofdstuk IV: Literatuurstudie Laserscanning Wat is laserscanning? (Heine, et al., 2008) Statische en dynamische laserscanning (Heine, et al., 2008) Afbuiging van de laserstraal Types actieve laserscanners op basis van meetprincipe Triangulatiescanner Pulsscanner Fasescanner Toepassingen van laserscanning Foutenbronnen Instrumentfouten Voorplanting laserbundel Afstandsonzekerheid Hoekonzekerheid Resolutie Randeffect Asfouten Objectfouten Reflectie van kleur en materiaal Invalshoek van de laserstraal Omgevingsfactoren Temperatuur Atmosfeer Nevel, mist en regen v

9 2.3.4 Stralingsinterferentie Bewegingsdistortie Kwaliteitsparameters Precisie Juistheid Nauwkeurigheid Samenvattend Type meetfouten (van Ree, 2006) Systematische fout Willekeurige fout Blunder Bestaande experimenten Invloed van de invalshoek (van Ree, 2006) Proefopstelling Resultaten Invloed van de afstand (van Ree, 2006) Proefopstelling Resultaten Hoofdstuk V: Onderzoek naar de kwaliteitsparameters van de QDM Methode Onderzoek Meetapparatuur en materiaal Pulsscanner Leica ScanStation C10 (Leica ScanStation C10, 2013) Fasescanner Leica HDS6100 (Leica HDS6100, 2014) Vergelijking specificaties laserscanners Betonnen kubus Meetklokken Laptop CF Proefopstelling Methode en verwerking Cyclone: betekenis van de termen (Geosystems, 2009) Error Mean Error Standard Deviation Absolute Error Mean Maximum Absolute Error SPSS Bepalen van de precisie van de targets vi

10 Bepalen significant verschillende datasets (Van Geloven) Berekening van de invalshoek (De hoek tussen twee vectoren, 2002) Hoofdstuk VI: Bespreking van de resultaten Deformatiemeting op basis van vlakken Precisie van het gemiddeld vlak Pulsscanner C Fasescanner HDS Conclusie Precisie van een vlak ten opzichte van het gemiddeld vlak Pulsscanner C Fasescanner HDS Conclusie Nauwkeurigheid van het verschoven vlak Pulsscanner C Fasescanner HDS Conclusie Besluit Deformatiemeting op basis van targets Precisie van de targets Pulsscanner C Fasescanner HDS Conclusie Nauwkeurigheid van een vlak ten opzichte van de gemiddelde target Pulsscanner C Fasescanner HDS Conclusie Nauwkeurigheid van de verschoven target Pulsscanner C Fasescanner HDS Conclusie Besluit Hoofdstuk VII: Algemeen besluit en discussie Referenties Bijlagen Bijlage A: Technische productspecificaties Leica ScanStation C10 (Leica ScanStation C10, 2013) Bijlage B: Technische productspecificaties Leica HDS6100 (Leica HDS6100, 2014) vii

11 Bijlage C: Test voor normaalverdeling in functie van de afstand Bijlage D: Test voor normaalverdeling in functie van de invalshoek Bijlage E: Berekening van de precisie van de target op 5 m 15 0 cm C10 + resultaten SPSS Bijlage F: Berekening van de precisie van de target op 5 m 0 0 cm HDS resultaten SPSS Bijlage G: Resultaten bekomen via SPSS target 15 m 0 0 cm C Bijlage H: Resultaten bekomen via SPSS target 15 m 0 0 cm HDS Bijlage I: Resultaten meetklokken Bijlage J: Verschil tussen de afstand gemeten in Cyclone en gemeten met meetklokken viii

12 Lijst van figuren Figuur 1: Laserscanning met puntenwolk (3D Laser Scanning, 2013)... 4 Figuur 2: Twee methoden voor de afbuiging van de laserstraal (van Ree, 2006)... 5 Figuur 3: Laserstreep van een triangulatiescanner (Andrews & Mills, 2011)... 6 Figuur 4: Schematische voorstelling triangulatiescanner (Andrews & Mills, 2011)... 6 Figuur 5: Schematische voorstelling pulsscanner (Lohani, 2007)... 7 Figuur 6: Schematische voorstelling fasescanner (Lohani, 2007)... 8 Figuur 7: Fasemodulatie (van Gosliga, 2005; van Ree, 2006)... 9 Figuur 8: Beam waist en divergentiehoek (Schulz, 2007) Figuur 9: Schematische voorstelling hoek- en footprint-resolutie (van Ree, 2006) Figuur 10: Het randeffect (van Ree, 2006) Figuur 11: Collimatie asfout (Liu & Nguyen, 2011) Figuur 12: Reflectie bij semi-transparante materialen (Ingensand, Ryf, & Schulz) Figuur 13: Invalshoek beïnvloedt reflectie (van Gosliga, 2005) Figuur 14: Beam wander (Liu & Nguyen, 2011) Figuur 15: Foute interpretatie nauwkeurigheid precisie (Wikipedia - Accuracy and precision, 2014) Figuur 16: Precieze meting (van Ree, 2006) Figuur 17: Juiste meting (van Ree, 2006) Figuur 18: Nauwkeurige meting (van Ree, 2006) Figuur 19: Aanduiding van begrippen (Wikipedia - Accuracy and precision, 2014) Figuur 20: Systematische fout(van Ree, 2006) Figuur 21: Willekeurige fout(van Ree, 2006) Figuur 22: Blunder(van Ree, 2006) Figuur 23: Proefopstelling van het experiment voor de invloed van de invalshoek (van Ree, 2006) Figuur 24: Histogrammen met afstanden tussen patch en elk punt van de scan voor hoeken 0, 30, 40 en 60 voor beide scanners. Hierbij worden ook de standaardafwijkingen boven elk histogram weergegeven. (van Ree, 2006) Figuur 25: Visuele voorstelling van de standaardafwijking van de spreiding op de residuen en het minimale en het maximale residu (van Ree, 2006) ix

13 Figuur 26: Linkse figuur: de werkelijke waarde ten opzichte van de gemeten waarde. Rechtse figuur: verschil tussen de gemeten en werkelijke waarde voor beide scanners (van Ree, 2006) Figuur 27: Proefopstelling voor het bepalen van de invloed van de afstand (van Ree, 2006) Figuur 28: Vermoedelijke ligging van de 5 punten die met het totaalstation worden opgemeten (van Ree, 2006) Figuur 29: Standaarddeviatie, minimum en maximum residuele waarde van de verschillende metingen (van Ree, 2006) Figuur 30: Het verschil tussen de relatieve afstanden gemeten door middel van een totaalstation en een fasescanner FARO LS880 (van Ree, 2006) Figuur 31: Het verschil in absolute afstand tussen de punten gemeten met een totaalstation en met de FARO LS880. Alle 5 punten uit de metingen worden hier apart voorgesteld (van Ree, 2006) Figuur 32: Pulsscanner Leica ScanStation C10 (Leica Geosystems, 2013) Figuur 33: 3" HDS sticker target Leica (Targets, 2014) Figuur 34: Fasescanner Leica HDS6100 (Leica HDS6100, 2014) Figuur 35: HDS Black & White target Figuur 36: Betonnen kubus Figuur 37: Positie meetklokjes Figuur 38: Laptop CF 52 Panasonic Figuur 39: Opstelling van de proef Figuur 40: Opstelling van de meetklokken Figuur 41: Het opmeten van de kubus onder een schuine invalshoek Figuur 42: Aangeven van positieve en negatieve fouten in cyclone Figuur 43 Aanduiding van de schuine afstand, horizontale en verticale hoek Figuur 44: Spreiding op de puntenwolk (links: invalshoek = 0 graden; rechts: invalshoek = 60 graden) x

14 Lijst van grafieken Grafiek 1: Precisie van het gemiddeld vlak in functie van de invalshoek Grafiek 2: Precisie van het gemiddeld vlak in functie van de afstand tot de scanner Grafiek 3: Precisie van een vlak t.o.v. het gemiddeld vlak in functie van de invalshoek Grafiek 4: Precisie van een vlak t.o.v. het gemiddeld vlak in functie van de afstand Grafiek 5: Precisie van het verschoven vlak in functie van de invalshoek Grafiek 6: Juistheid van het verschoven vlak in functie van de invalshoek Grafiek 7: Nauwkeurigheid van het verschoven vlak in functie van de invalshoek (dikke lijn: weergave van gemiddelde juistheid; dunne lijn: onder- en bovengrens van één keer de standaarddeviatie op juistheid) Grafiek 8: Precisie van het verschoven vlak in functie van de afstand tot de scanner Grafiek 9: Juistheid van het verschoven vlak in functie van de afstand tot de scanner Grafiek 10: Nauwkeurigheid van het verschoven vlak in functie van de afstand tot de scanner (dikke lijn: weergave van gemiddelde juistheid; dunne lijn: onder- en bovengrens van één keer de standaarddeviatie op juistheid) Grafiek 11: Precisie van de targets in functie van de invalshoek voor de pulsscanner C10 en fasescanner HDS Grafiek 12: Precisie van de targets in functie van de afstand tot de scanner voor de pulsscanner C10 en de fasescanner HDS Grafiek 13: Precisie van een vlak t.o.v. de gemiddelde target in functie van de invalshoek Grafiek 14: Juistheid van een vlak t.o.v. de gemiddelde target in functie van de invalshoek Grafiek 15: Nauwkeurigheid van een vlak t.o.v. de gemiddelde target in functie van de invalshoek (dikke lijn: weergave van gemiddelde juistheid; dunne lijn: onder- en bovengrens van één keer de standaarddeviatie op juistheid) Grafiek 16: Precisie van een vlak t.o.v. de gemiddelde target in functie van de afstand tot de scanner 80 Grafiek 17: Juistheid van een vlak t.o.v. de gemiddelde target in functie van de afstand tot de scanner Grafiek 18: Nauwkeurigheid van een vlak t.o.v. de gemiddelde target in functie van de afstand tot de scanner (dikke lijn: weergave van gemiddelde juistheid; dunne lijn: onder- en bovengrens van één keer de standaarddeviatie op juistheid) Grafiek 19: Precisie van de verschoven target in functie van de invalshoek Grafiek 20: Juistheid van de verschoven target in functie van de invalshoek xi

15 Grafiek 21: Nauwkeurigheid van de verschoven target in functie van de invalshoek (dikke lijn: weergave van gemiddelde juistheid; dunne lijn: onder- en bovengrens van één keer de standaarddeviatie op juistheid) Grafiek 22: Precisie van de verschoven target in functie van de afstand tot de scanner Grafiek 23: Juistheid van de verschoven target in functie van de afstand tot de scanner Grafiek 24: Nauwkeurigheid van de verschoven target in functie van de afstand tot de scanner (dikke lijn: weergave van gemiddelde juistheid; dunne lijn: onder- en bovengrens van één keer de standaarddeviatie op juistheid) xii

16 Lijst van tabellen Tabel 1: Samenvatting van de begrippen (Menditto, Patriarca, & Magnusson, 2007) Tabel 2: Vergelijking productspecificaties laserscanners (Leica ScanStation C10, 2013; Leica HDS6100, 2014) Tabel 3: Precisie van het gemiddeld vlak op 5 m voor de pulsscanner C Tabel 4: Precisie van het gemiddeld vlak op 15 m voor de pulsscanner C Tabel 5: Precisie van het gemiddeld vlak op 25 m voor de pulsscanner C Tabel 6: Precisie van het gemiddeld vlak op 50 m voor de pulsscanner C Tabel 7: Precisie van het gemiddeld vlak op 75 m voor de pulsscanner C Tabel 8: Precisie van het gemiddeld vlak op 93 m voor de pulsscanner C Tabel 9: Precisie van het gemiddeld vlak op 5 m voor de fasescanner HDS Tabel 10: Precisie van het gemiddeld vlak op 15 m voor de fasescanner HDS Tabel 11: Precisie van het gemiddeld vlak op 25 m voor de fasescanner HDS Tabel 12: Gegevens over de afstand tussen een vlak en het gemiddeld vlak op 5 m Tabel 13: Gegevens over de afstand tussen een vlak en het gemiddeld vlak op 15 m Tabel 14: Gegevens over de afstand tussen een vlak en het gemiddeld vlak op 25 m Tabel 15: Gegevens over de afstand tussen een vlak en het gemiddeld vlak op 50 m Tabel 16: Gegevens over de afstand tussen een vlak en het gemiddeld vlak op 75 m Tabel 17: Gegevens over de afstand tussen een vlak en het gemiddeld vlak op 93 m Tabel 18: Gegevens over de afstand tussen een vlak en het gemiddeld vlak op 5 m Tabel 19: Gegevens over de afstand tussen een vlak en het gemiddeld vlak op 15 m Tabel 20: Gegevens over de afstand tussen een vlak en het gemiddeld vlak op 75 m ctie van de invalshoek Tabel 21: Resultaten Kruskal Wallis test Tabel 22: Resultaten Kruskal Wallis test (C10 & HDS6100, 5 m, 15 m en 25 m) Tabel 23: Resultaten Kruskal Wallis test (C10 & HDS6100, 5 m, 15 m en 25m) Tabel 24: Resultaten Kruskal Wallis test (C10, alle afstanden) Tabel 25: Verschil tussen de afstand van het verschoven vlak en de afstand gemeten met de meetklokken op 5 m xiii

17 Tabel 26: Verschil tussen de afstand van het verschoven vlak en de afstand gemeten met de meetklokken op 15 m Tabel 27: Verschil tussen de afstand van het verschoven vlak en de afstand gemeten met de meetklokken op 25 m Tabel 28: Verschil tussen de afstand van het verschoven vlak en de afstand gemeten met de meetklokken op 50 m Tabel 29: Verschil tussen de afstand van het verschoven vlak en de afstand gemeten met de meetklokken op 75 m Tabel 30: Verschil tussen de afstand van het verschoven vlak en de afstand gemeten met de meetklokken op 93 m Tabel 31: Verschil tussen de afstand van het verschoven vlak en de afstand gemeten met de meetklokken op 5 m Tabel 32: Verschil tussen de afstand van het verschoven vlak en de afstand gemeten met de meetklokken op 15 m Tabel 33: Verschil tussen de afstand van het verschoven vlak en de afstand gemeten met de meetklokken op 25 m Tabel 34: Resultaten Kruskal Wallis test Tabel 35: Resultaten Kruskal Wallis test (C10 & HDS6100, 5 m, 15 m en 25m) Tabel 36: Resultaten Kruskal Wallis test (C10, alle afstanden) Tabel 37: Precisie van de targets op 5 m voor de pulsscanner C Tabel 38: Precisie van de targets op 15 m voor de pulsscanner C Tabel 39: Precisie van de targets op 25 m voor de pulsscanner C Tabel 40: Precisie van de targets op 50 m voor de pulsscanner C Tabel 41: Precisie van de targets op 75 m voor de pulsscanner C Tabel 42: Precisie van de targets op 93 m voor de pulsscanner C Tabel 43: Precisie van de targets op 5 m voor de fasescanner HDS Tabel 44: Precisie van de targets op 15 m voor de fasescanner HDS Tabel 45: Precisie van de targets op 25 m voor de fasescanner HDS Tabel 46: Afstand tussen de gemiddelde target en alle vlakken op 5 m Tabel 47: Afstand tussen de gemiddelde target en alle vlakken op 15 m Tabel 48: Afstand tussen de gemiddelde target en alle vlakken op 25 m xiv

18 Tabel 49: Afstand tussen de gemiddelde target en alle vlakken op 50 m Tabel 50: Afstand tussen de gemiddelde target en alle vlakken op 75 m Tabel 51: Afstand tussen de gemiddelde target en alle vlakken op 93 m Tabel 52: Afstand tussen de gemiddelde target en alle vlakken op 5 m Tabel 53: Afstand tussen de gemiddelde target en alle vlakken op 15 m Tabel 54: Afstand tussen de gemiddelde target en alle vlakken op 25 m Tabel 55: Resultaten Kruskal Wallis test Tabel 56: Resultaten Kruskal Wallis test (C10 & HDS6100, 5 m, 15 m en 25m) Tabel 57: Resultaten Kruskal Wallis test (C10, alle afstanden) Tabel 58: Verschil tussen de afstand tussen de twee gemiddelde targets en de afstand gemeten met de meetklokken op 5 m Tabel 59: Verschil tussen de afstand tussen de twee gemiddelde targets en de afstand gemeten met de meetklokken op 15 m Tabel 60: Verschil tussen de afstand tussen de twee gemiddelde targets en de afstand gemeten met de meetklokken op 25 m Tabel 61: Verschil tussen de afstand tussen de twee gemiddelde targets en de afstand gemeten met de meetklokken op 50 m Tabel 62: Verschil tussen de afstand tussen de twee gemiddelde targets en de afstand gemeten met de meetklokken op 75 m Tabel 63: Verschil tussen de afstand tussen de twee gemiddelde targets en de afstand gemeten met de meetklokken op 93 m Tabel 64: Verschil tussen de afstand tussen de twee gemiddelde targets en de afstand gemeten met de meetklokken op 5 m Tabel 65: Verschil tussen de afstand tussen de twee gemiddelde targets en de afstand gemeten met de meetklokken op 15 m Tabel 66: Verschil tussen de afstand tussen de twee gemiddelde targets en de afstand gemeten met de meetklokken op 25 m Tabel 67: Resultaten Kruskal Wallis test Tabel 68: Resultaten Kruskal Wallis test (C10 & HDS6100, 5 m, 15 m en 25m) Tabel 69: Resultaten Kruskal Wallis test (C10, alle afstanden) xv

19 Tabel 70: Bepalen van de normaliteit van de dataset met betrekking tot de afstanden tussen de targets op 0 en 1 cm Tabel 71: Bepalen van de normaliteit van de dataset met betrekking tot de afstanden tussen het gemiddelde vlak op 0 cm en 60 vlakken op 1 cm Tabel 72: Bepalen van de normaliteit van de dataset met betrekking tot de afstanden tussen de gemiddelde target en 60 vlakken Tabel 73: Bepalen van de normaliteit van de dataset met betrekking tot de afstanden tussen het gemiddelde vlak en 60 vlakken Tabel 74: Waarden voor het bepalen van de normaliteit bij de dataset van de afstanden tussen de targets verminderd met de afstand gemeten met de meetklokjes (HDS en C10, m) Tabel 75: Waarden voor het bepalen van de normaliteit bij de dataset van de afstanden tussen de targets verminderd met de afstand gemeten met de meetklokjes (C10, m) Tabel 76: Waarden voor het bepalen van de normaliteit bij de dataset van de afstanden tussen het gemiddelde vlak op 0 cm tot 60 vlakken op 1 cm verminderd met de afstanden gemeten met de meetklokken (HDS en C10, m) Tabel 77: Waarden voor het bepalen van de normaliteit bij de dataset van de afstanden tussen het gemiddelde vlak op 0cm tot 60 vlakken op 1cm verminderd met de afstanden gemeten met de meetklokjes (C10, m) Tabel 78: Waarden voor het bepalen van de normaliteit bij de dataset van de afstanden tussen de gemiddelde target en de 60 vlakken (HDS en C10, m) Tabel 79: Waarden voor het bepalen van de normaliteit bij de dataset van de afstanden tussen de gemiddelde target en de 60 vlakken (C10, m) Tabel 80: Waarden voor het bepalen van de normaliteit bij de dataset van de afstanden tussen het gemiddelde vlak en de 60 vlakken (HDS en C10, m) Tabel 81 Waarden voor het bepalen van de normaliteit bij de dataset van de afstanden tussen het gemiddelde vlak en de 60 vlakken (C10, m) Tabel 82: Verplaatsingen van de kubus op 5 m Tabel 83: Verplaatsingen van de kubus op 15 m Tabel 84: Verplaatsingen van de kubus op 25 m Tabel 85: Verplaatsingen van de kubus op 50 m Tabel 86: Verplaatsingen van de kubus op 75 m Tabel 87: Verplaatsingen van de kubus op 93 m xvi

20 Tabel 88: Verplaatsingen van de kubus op 5 m Tabel 89: Verplaatsingen van de kubus op 15 m Tabel 90: Verplaatsingen van de kubus op 25 m Tabel 91: Verschil tussen de afstand in Cyclone en met de meetklokken op 5 m in functie van de invalshoek Tabel 92: Verschil tussen de afstand in Cyclone en met de meetklokken op 15 m in functie van de invalshoek Tabel 93: Verschil tussen de afstand in Cyclone en met de meetklokken op 25 m in functie van de invalshoek Tabel 94: Verschil tussen de afstand in Cyclone en met de meetklokken op 50 m in functie van de invalshoek Tabel 95: Verschil tussen de afstand in Cyclone en met de meetklokken op 75 m in functie van de invalshoek Tabel 96: Verschil tussen de afstand in Cyclone en met de meetklokken op 93 m in functie van de invalshoek Tabel 97: Verschil tussen de afstand in Cyclone en met de meetklokken op 5 m in functie van de invalshoek Tabel 98: Verschil tussen de afstand in Cyclone en met de meetklokken op 15 m in functie van de invalshoek Tabel 99: Verschil tussen de afstand in Cyclone en met de meetklokken op 25 m in functie van de invalshoek xvii

21 Hoofdstuk I: Probleemstelling Laserscanning wordt voor landmeetkundige toepassingen meer en meer toegepast. Aangezien de tijd nodig om de gegevens te verwerken groot is, werd vorig jaar een methode ontwikkeld waarbij de verwerking sneller kan gebeuren. Hierbij worden de puntenwolken slechts in de omgeving van vooraf bepaalde kritische plaatsen in de constructie opgekuist en beperkt gemodelleerd, een zogenaamde Quick and Dirty Method (QDM) (Deruyter, Van Quickelberghe, Nuttens, Stal, & De Wulf, June 2013). Door middel van sneden ter plaatse van de kritische punten in de constructie worden ten slotte de deformaties bepaald voor die punten. De verwerkingstijd wordt door deze ingrepen sterk verminderd met als resultaat een bijna in real-time verwerking. Op basis van de beperkte testen van vorig jaar kan echter geen uitspraak gedaan worden over de juistheid, de precisie en de nauwkeurigheid van deze methode in functie van de afstand tussen het object en de scanner, de invalshoek van de laserstraal op het object en het type (puls of fase) scanner. Bij opmetingen met een laserscanner wordt niet één punt, maar een volledige reeks punten (puntenwolk) ingemeten. Op één van deze punten kan een afwijking ontstaan, wat aanleiding geeft tot een mindere puntnauwkeurigheid ten opzichte van een totaalstation. Dit is af te leiden uit de specificaties. Echter dient onderzocht te worden wat de precisie, de juistheid en de nauwkeurigheid is van gemodelleerde vlakken met de QDM

22 Hoofdstuk II: Doelstelling en afbakening onderzoeksveld In de thesis van Anthony Van Quickelberghe ( ) werd een QDM ontwikkeld, waarbij een snelle verwerkingstijd werd bekomen zonder de kwaliteit van het eindresultaat aan te tasten (Deruyter, Van Quickelberghe, Nuttens, Stal, & De Wulf, June 2013). Hierbij rijst de vraag hoe betrouwbaar deze methode is. In dit onderzoek wordt nagegaan wat de invloed is van de invalshoek, de afstand tot de scanner en het type scanner op de juistheid, de precisie en de nauwkeurigheid van de targets en van de gemodelleerde vlakken met de QDM voor verschillende types van laserscanner: een pulsscanner (Leica C10 Scanstation) en een fasescanner (Leica HDS6100)

23 Hoofdstuk III: Leeswijzer Het volgende hoofdstuk biedt aan de hand van de literatuur achtergrondinformatie over laserscanning in het algemeen, de soorten scanners gebruikt in de landmeetkunde, hun werking en de mogelijke oorzaken van fouten in de bekomen resultaten. Vervolgens wordt dieper ingegaan op de termen om de kwaliteit van de opmetingen te beschrijven. De gebruikte termen worden duidelijk gedefinieerd met aanduiding van de soort meetfouten die ze beïnvloeden. Tenslotte worden een aantal cases uit de literatuur aangehaald waarin onderzoek gevoerd werd naar de invloed van de invalshoek van de laserstraal en de afstand tot de laserscanner op de precisie, de juistheid en de nauwkeurigheid van de resultaten. Hoofdstuk V handelt over het eigen onderzoek naar de kwaliteitsparameters van de QDM (Deruyter, Van Quickelberghe, Nuttens, Stal, & De Wulf, June 2013). De proefopzet en de gebruikte methodologie worden hier uitvoering beschreven. De bespreking van de resultaten volgt in hoofdstuk VI. De belangrijkste besluiten worden samengevat in hoofdstuk VII

24 Hoofdstuk IV: Literatuurstudie 1 Laserscanning 1.1 Wat is laserscanning? (Heine, et al., 2008) Laserscanning is een contactloze techniek, waarmee het mogelijk is om objecten van op afstand tot in detail vast te leggen door middel van licht, namelijk een laserstraal (LASER = Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Deze laserstraal tast een oppervlak, punt per punt, deels of volledig af. Hierbij wordt een gebouw, een object, een omgeving of een site geanalyseerd naar zijn geometrie en verschijningsvorm (bv. kleur). Via laserscanning wordt, in een relatief korte tijdsperiode, een grote hoeveelheid 3D-punten (x-, y- en z-coördinaten) opgeslagen met een hoge nauwkeurigheid. Het aantal punten dat per tijdseenheid kan opgemeten worden, is afhankelijk van het type toestel, namelijk triangulatie-, puls- of fasescanners. Het resultaat van een scan wordt aangeduid met de term puntenwolk (Figuur 1). Om de volledige structuur van een object op te meten, zijn doorgaans meerdere scanposities nodig. De verkregen puntenwolken worden samengevoegd op basis van natuurlijke of kunstmatige targets die zichtbaar zijn vanuit twee of meer opstelposities. Vanuit de puntenwolken worden 2D plannen, 3D modellen, visualisaties en simulaties vervaardigd. (Techniek, 2014) Figuur 1: Laserscanning met puntenwolk (3D Laser Scanning, 2013) 1.2 Statische en dynamische laserscanning (Heine, et al., 2008) Laserscanning wordt opgedeeld in twee categorieën, namelijk statische en dynamische laserscanning. Bij statische laserscanning, waarbij de scanner op een vaste positie wordt gehouden gedurende de opmeting, wordt een hoge nauwkeurigheid en een hoge puntdichtheid gegarandeerd. Statische laserscanning wordt nog verder onderverdeeld naargelang het bereik in lange (< 1 km), middellange (< 150 m) of korte (< 2 m) afstand

25 Bij dynamische laserscanning is de scanner in beweging gedurende de opmeting. Zo bevindt de scanner zich bijvoorbeeld op een vliegtuig, een bewegend voertuig of een onbemand vliegtuig. Dergelijke systemen vereisen bijkomende positionering van de laserscanner aan de hand van INS (Inertial Navigation System) en GNSS (Global Navigation Satellite System). Deze systemen zijn complexer en duurder dan statische systemen. 1.3 Afbuiging van de laserstraal Een laserscanner kan een tweedimensionale scan realiseren door de richting van de laserstraal af te buigen op basis van één van de volgende systemen. (Pfeifer & Briese, 2007) Het eerste systeem maakt gebruik van twee bewegende spiegels (Figuur 2a). (Pfeifer & Briese, 2007). Hierbij beweegt de ene spiegel in horizontale richting en bepaalt de horizontale hoek waaronder de laserstraal wordt uitgezonden, terwijl de andere spiegel hetzelfde doet in de verticale richting. (van Gosliga, 2005). Dergelijke scanners worden vaak beeldscanners genoemd, met bijvoorbeeld een gezichtsveld van 40 bij 40. (Pfeifer & Briese, 2007) Het tweede systeem werkt met een roterende spiegel die de laserstraal in verticale richting beweegt (Figuur 2b). Daarnaast roteert ook de scankop om zijn eigen as, waardoor de laserstraal in horizontale richting beweegt. Scanners die over dit systeem beschikken worden ook wel panoramische scanners genoemd met een gezichtsveld van 360. (van Gosliga, 2005; Pfeifer & Briese, 2007) 1. Laserstraal uitgezonden 2. Afbuiging laserstraal 3. Roterende spiegel 4. Roterende scankop Figuur 2: Twee methoden voor de afbuiging van de laserstraal (van Ree, 2006) 1.4 Types actieve laserscanners op basis van meetprincipe De actieve laserscanners worden ingedeeld op basis van hun meetprincipe, namelijk de triangulatie- en de time-of-flight methode. De triangulatiemethode is gebaseerd op driehoeksmeting, terwijl de time-offlight methode de tijd meet tussen het uitsturen en ontvangen van een puls of een continue golf door de scanner. Twee scanners maken gebruik van deze time-of-flight methode: de puls- en de fasescanner. (Schulz, 2007)

26 1.4.1 Triangulatiescanner De triangulatiescanner maakt een analyse van een voorwerp door een laserpatroon, een punt of lijn (Figuur 3), te projecteren op een objectoppervlak. (Boehler, Heinz, & Marbs, 2001) Figuur 3: Laserstreep van een triangulatiescanner (Andrews & Mills, 2011) Hierbij wordt de locatie van een laserpatroon bepaald aan de hand van een camera. Zo wordt de hoek, waaronder de lichtbundel de scanner verlaat, intern geregistreerd en wordt de vaste basislengte D, tussen de laser en de lens van de camera, bekend via kalibratie. Nadien wordt de afstand van het object naar de camera geometrisch bepaald uit de opgeslagen hoek en de basislengte D (Figuur 4). (Boehler, Heinz, & Marbs, 2001) Dergelijke scanners hebben een beperkt bereik van ca. 2 m, maar hebben een zeer hoge nauwkeurigheid in de orde van micrometers. (Heine, et al., 2008). Daardoor is de nauwkeurigheid afhankelijk van de afstand tussen de scanner en het object. (Boehler, Heinz, & Marbs, 2001). Triangulatiescanners worden best niet gebruikt in fel zonlicht maar eerder op een plaats waar tijdelijk schaduw aanwezig is. (Andrews & Mills, 2011) Figuur 4: Schematische voorstelling triangulatiescanner (Andrews & Mills, 2011) Pulsscanner Een pulsscanner zendt geen continue laserstraal uit naar het te scannen object, maar gebruikt snelle opeenvolgende laserpulsen. (Heine, et al., 2008). Wanneer de puls het object raakt wordt deze

27 gereflecteerd en terug ontvangen door de scanner. Vervolgens wordt de afstand D tussen de scanner en het object bepaald door de looptijd van de laserpuls te meten met behulp van een klokmechanisme (Figuur 5). Aangezien de snelheid van de laserpuls in lucht gekend is, wordt de afstand D als volgt berekend: (van Gosliga, 2005) Hierbij is: = afstand tussen scanner en object (m); c = snelheid van licht in lucht (m/s); looptijd laserlicht (s). Figuur 5: Schematische voorstelling pulsscanner (Lohani, 2007) Het is belangrijk dat de uitgezonden puls steeds ontvangen wordt alvorens een nieuwe puls wordt uitgestuurd. Wanneer dit niet het geval is, kunnen geen correcte tijdsmetingen uitgevoerd worden tussen het uitsturen en ontvangen van eenzelfde laserpuls. (Heine, et al., 2008) Slechts een gedeelte van de uitgezonden energie wordt terug ontvangen door de scanner. Dit is te wijten aan bijvoorbeeld stof en waterdamp dat zich in de lucht bevindt. Om een nauwkeurige looptijd te verkrijgen, moet de ontvangen energie voldoende hoog zijn. (van Gosliga, 2005; van Ree, 2006) Deze techniek maakt het mogelijk om afstanden van enkele honderden meters te meten en enkele tienduizenden punten per seconde te scannen. (Schulz, 2007; Andrews & Mills, 2011) Fasescanner Een fasescanner meet het faseverschil tussen de uitgezonden en de ²ontvangen golf (Figuur 6). (van Ree, 2006)

28 Figuur 6: Schematische voorstelling fasescanner (Lohani, 2007) Hierbij zendt de laserscanner een golf uit met een bepaalde fasehoek die varieert in de tijd. Als de golf terug ontvangen wordt, kan de afgelegde afstand bepaald worden door het verschil in fasehoek te meten tussen de uitgezonden en de ontvangen golf. (van Gosliga, 2005) De afstand tot een object wordt als volgt bepaald: (Schulz, 2007) Hierbij is: = afstand tussen scanner en object (m); c = snelheid van licht in lucht (m/s); looptijd laserlicht (s). = faseverschil (/); = frequentie gemoduleerde golf (Hz). Wanneer de golf meerdere volledige golflengte doorlopen heeft, wordt een geheel aantal golflengten toegevoegd aan het bereik. Dit wordt berekend aan de hand van het faseverschil. Hierdoor is de vergelijking voor het bepalen van het absolute bereik gelijk aan: (Schulz, 2007) Met: = afstand tussen scanner en object (m); = golflengte (m); N = totaal aantal golflengten; = faseverschil (/); = snelheid van licht in lucht (m/s); f = frequentie (Hz). Om het faseverschil vast te leggen, wordt de lasergolf gemoduleerd met een harmonische golf. Huidige fasescanners opteren voor een bi- of tri-modulatie, door het laserlicht te moduleren met 2 of

29 harmonische golven. (van Ree, 2006). Figuur 7 verduidelijkt de tri-modulatie waarbij de blauwe golf, met de hoogste frequentie (1st phase) en de kortste golflengte, de nauwkeurigheid aantoont. Terwijl de andere twee blauwe golven (2nd en 3rd phase) nadien gehanteerd worden om het laserlicht te moduleren. Het resultaat van de modulatie wordt aangeduid met de rode golf en dient om het faseverschil te bepalen. Aangezien de blauwe golf (3rd phase) beschikt over de langste golflengte, wordt hieruit de maximale gemeten afstand met de scanner bepaald. Deze afstand komt overeen met een halve golflengte van de langste golf. (van Gosliga, 2005; van Ree, 2006) Figuur 7: Fasemodulatie (van Gosliga, 2005; van Ree, 2006) Aangezien de fasehoek van zowel de uitgezonden als de teruggekaatste golf continu verandert, kan de scanner voortdurend afstanden meten. Hierdoor moet geen rekening gehouden worden met het feit dat eerst de echo van de uitgezonden golf wordt ontvangen, alvorens een nieuwe golf wordt uitgezonden. Dit zorgt voor een tijdsbesparing, waardoor de scanner tot één miljoen punten per seconde kan opmeten. (van Gosliga, 2005; Andrews & Mills, 2011) 1.5 Toepassingen van laserscanning De technologie van de laserscanner is de voorbije jaren sterk geëvolueerd, mede dankzij enkele voordelen zoals een groot bereik, een contactloze meettechniek, een hoge nauwkeurigheid en een snelle verzameling van de gegevens. Deze voordelen zorgen ervoor dat de laserscanner steeds meer in andere toepassingsgebieden zijn nut bewijst, onder meer in architectuur, geneeskunde (bv. prothese), filmindustrie, cultureel erfgoed, landmeetkunde, etc. (Heine, et al., 2008)

30 2 Foutenbronnen De foutenbronnen die invloed hebben op de puntnauwkeurigheid worden onderverdeeld in drie groepen: instrument-, object- en omgevingsfouten. (Heine, et al., 2008) 2.1 Instrumentfouten Instrumentfouten hebben te maken met fouten die kunnen optreden in of veroorzaakt worden door de laserscanner. In wat volgt worden deze verschillende fouten besproken Voorplanting laserbundel De laserbundel plant zich divergent voort in de ruimte en heeft daardoor een invloed op de spotgrootte, de resolutie van de puntenwolk en op de positie-onzekerheid van een gemeten punt. (Lichti & Gordon, 2004). De locatie waar de laserbundel het smalst is, wordt de beam waist genoemd. Op grote afstand van de beam waist, wordt de hoeveelheid bundelspreiding weergegeven door de hoek van de straalverbreding (in graden)(figuur 8). Hierbij wordt de bundeldivergentie voorgesteld door: (Schulz, 2007) Hierbij is: = golflengte (m); = straal van de lichtbundel op afstand z van de beam waist (m); = minimum straal van de lichtbundel = beam waist (m); z = afstand tot de locatie van de beam waist (m). Figuur 8: Beam waist en divergentiehoek (Schulz, 2007) De divergentie beïnvloedt de hoek waaronder de punten worden opgemeten. Hierdoor is de onechte ligging van het punt gelegen langsheen de centrale as van de laserbundel. Terwijl de echte ligging zich bevindt in de geprojecteerde stip, footprint (Lichti & Gordon, 2004), die meestal voorgesteld wordt door een cilinder of een ellips (Schulz, 2007)

31 2.1.2 Afstandsonzekerheid De fout op de afstandsmeting is afhankelijk van het type toestel dat gebruikt wordt bij de opmeting. Zo is de nauwkeurigheid bij pulsscanners afhankelijk van het klokmechanisme. In volgende formule wordt de afstandsonzekerheid weergegeven als: (Beraldin, et al., 2005) Hierbij is: = afstandsonzekerheid (m); = lichtsnelheid (m/s); = pulstijd (s); = signaal-ruisverhouding. Bij fasescanners wordt het lasersignaal gemoduleerd en is de nauwkeurigheid enkel afhankelijk van de gemoduleerde golflengte en de signaal-ruisverhouding. Deze afstandsonzekerheid wordt uitgedrukt als: (Beraldin, et al., 2005) Hierbij is: = afstandsonzekerheid (m); = gemoduleerde golflengte (m); = signaal-ruisverhouding Hoekonzekerheid Laserscanners gebruiken roterende spiegels om de laserstraal in een bepaalde richting (hoek) te sturen. Wanneer een kleine wijziging in de hoek tot stand komt, kan dit een fout veroorzaken die toeneemt met de afstand. (Boehler, Heinz, & Marbs, 2001). Deze fout kan opgespoord worden door objecten op dezelfde afstand van de scanner te plaatsen en vervolgens de horizontale en verticale afstanden tussen de objecten op te meten. (Liu & Nguyen, 2011). Hierbij is de hoeknauwkeurigheid afhankelijk van de nauwkeurigheid van het meetmechanisme voor deze hoek. (Heine, et al., 2008) Resolutie De resolutie van een laserscanner beschrijft het aantal punten per scan en bepaalt de grootte van de objecten die gedetecteerd kunnen worden. (Boehler, Heinz, & Marbs, 2001). Deze resolutie is afhankelijk van zowel de hoekresolutie als de footprint-resolutie. (van Ree, 2006)

32 De hoekresolutie bepaalt hoeveel punten in horizontale en verticale richting gescand kunnen worden. Dit wordt voorgesteld door constante horizontale stappen tussen twee uitgezonden laserstralen. Bij een hoge resolutie worden meer punten gescand maar vertraagt de scansnelheid (Figuur 9a). (van Ree, 2006) De footprint-resolutie wordt verduidelijkt aan de hand van een voorbeeld waarbij twee dezelfde objecten loodrecht voor de scanner worden geplaatst en gescand. Hierbij is de diameter van de laserstraal op het tweede object, dat zich verder van de scanner bevindt, groter dan de diameter van de laserstraal op het eerste object (Figuur 9b). Een kleine afdruk resulteert in een hogere resolutie waardoor meer informatie binnen een scan kan worden opgespoord. Wanneer een hoge nauwkeurigheid vereist is, is de grootte van de footprint een bepalende factor voor de maximale afstand. (van Ree, 2006) Figuur 9: Schematische voorstelling hoek- en footprint-resolutie (van Ree, 2006) Randeffect Het randeffect ontstaat wanneer de laserbundel de rand van een object raakt en in twee spitst als gevolg van de laserstraal divergentie. Zo zal een deel van de laserstraal op de rand van het objectoppervlak gereflecteerd worden, terwijl de overige straal gereflecteerd wordt op het tweede object dat zich achter het eerste object bevindt. Wanneer geen tweede object aanwezig is, zal niets weergegeven worden (Figuur 10). (van Ree, 2006) Hierdoor wordt een gemiddelde punt berekend uit de twee locaties met als gevolg dat dit punt op de verkeerde plaats ligt. (Heine, et al., 2008) Figuur 10: Het randeffect (van Ree, 2006)

33 2.1.6 Asfouten Asfouten ontstaan door onvolkomenheden van de mechanische constructie van de scanner, die ervoor zorgen dat de meetnauwkeurigheid verder beperkt wordt. Daarom is het belangrijk om, bij het ontwikkelen van kalibratieprocedures, over een geometrisch model te beschikken van de scanner. Hierbij dient rekening gehouden te worden met volgende assen: (Liu & Nguyen, 2011) Verticale as: de as waarrond de laser horizontaal roteert. Voor een panoramische scanner is dit de rotatie-as van de scankop, terwijl dit bij een beeldscanner de as loodrecht op de assen van de twee roterende spiegels is; Collimatie as: de as door het centrum van de spiegel en het centrum van de laserspot op het objectoppervlak; Horizontale as: de rotatie-as van de spiegels in de scanner. Door fabricagetoleranties zijn deze assen niet perfect uitgelijnd. Waardoor volgende fouten kunnen optreden: (Liu & Nguyen, 2011) Collimatie asfout is de hoek tussen de collimatie as en de normaal op de horizontale as (Figuur 11); Horizontale asfout is de hoek tussen de horizontale as en de normaal op de verticale as. Figuur 11: Collimatie asfout (Liu & Nguyen, 2011) 2.2 Objectfouten In dit deel worden de fouten besproken die betrekken hebben op het te meten object. Eerst wordt de reflectie van de kleur en van het materiaal van het voorwerp besproken. Nadien wordt de invloed van de invalshoek van de laserstraal op het object toegelicht Reflectie van kleur en materiaal Tijdens opmetingen met een laserscanner moet rekening gehouden worden met de reflectie van de laserstraal op een oppervlak. Zo hebben lichte oppervlakken een hogere reflectie waardoor een hogere meetnauwkeurigheid bekomen wordt dan bij donkere oppervlakken. Bij lichte oppervlakken wordt een groter deel van de laserenergie teruggekaatst naar de scanner, terwijl bij donkere oppervlakken het grootste deel van het zichtbare laserlicht wordt geabsorbeerd. (Liu & Nguyen, 2011)

34 Daarentegen zijn glanzende oppervlakken, zoals metaal, moeilijker op te meten doordat deze een zeer hoge reflectie hebben. Hierdoor wordt de volledige laserbundel weerkaatst en wordt een ander vlak geraakt, zodat geen meetwaarde of een verkeerde ligging van een punt bekomen wordt. (Bordas Vicent, Boehler, & Marbs, 2003; Heine, et al., 2008) Andere materialen, zoals vernist hout of marmer, hebben een semi-transparante laag, waarbij de laserstraal afgebogen en gereflecteerd wordt in het materiaal (Figuur 12). (Schulz, 2007; Ingensand, Ryf, & Schulz). Oppervlakken met een verschillende reflectie leiden tot systematische fouten in de afstandsmeting. (Liu & Nguyen, 2011) Figuur 12: Reflectie bij semi-transparante materialen (Ingensand, Ryf, & Schulz) Invalshoek van de laserstraal De hoek waaronder de laserstraal invalt op het object bepaalt de intensiteit van het gereflecteerd laserlicht. Daarbij zal de energie van de gereflecteerde straal een cirkel beschrijven (Figuur 13). Als de hoek met de normaal van het vlak groter wordt, leidt dit tot een zwakkere reflectie. Dit betekent dat de beste reflectie wordt verkregen indien de laserstraal loodrecht op het object invalt. (van Gosliga, 2005) Figuur 13: Invalshoek beïnvloedt reflectie (van Gosliga, 2005) 2.3 Omgevingsfactoren Als laatste worden de omgevingsfactoren besproken die een invloed hebben op de opmetingen met een laserscanner. Eerst wordt de invloed van de temperatuur en de atmosfeer op de metingen behandeld. Vervolgens wordt dieper ingegaan op het effect van nevel, mist en regen. Tot slot worden de termen stralingsinterferentie en bewegingsdistortie aangehaald

35 2.3.1 Temperatuur Een laserscanner functioneert enkel goed wanneer deze binnen een bepaald temperatuurbereik wordt gebruikt. Het is mogelijk dat de temperatuur in de scanner ver boven de temperatuur van de omgeving ligt als gevolg van interne verhitting of uitwendige opwarming door de zon. (Bordas Vicent, Boehler, & Marbs, 2003). Ook de temperatuur van het op te meten oppervlak kan een invloed hebben op de data. Hierbij zorgt de achtergrondstraling van een warm oppervlak ervoor dat de signaalruisverhouding vermindert, waardoor de nauwkeurigheid van de afstandsmeting ook vermindert. (Van Genechten, 2009) Atmosfeer Fouten op de afstandsmetingen kunnen ontstaan als gevolg van atmosferische veranderingen in de temperatuur, druk en vochtigheid die de brekingsindex van de laserstaal beïnvloeden. Dit zorgt ervoor dat de snelheid van het laserlicht afhankelijk is van de luchtdichtheid. (Heine, et al., 2008) Als gevolg van turbulentie kan beam wander ontstaan. Dit is een bundelverplaatsing die ontstaat wanneer de voortplantingsrichting in een willekeurige richting wordt afgebogen en waarbij de spotgrootte ongewijzigd blijft (Figuur 14). (Liu & Nguyen, 2011) Figuur 14: Beam wander (Liu & Nguyen, 2011) Nevel, mist en regen De datakwaliteit wordt ook verminderd als gevolg van ongunstige weersomstandigheden (nevel, mist en regen). Dit leidt tot een verzwakking van de laserstraal. Hierbij dringen laserstralen slechter door dichte mist dan door zware regen.(liu & Nguyen, 2011) Het slechte weer brengt volgende twee problemen mee: (Liu & Nguyen, 2011) 1. Drop-out pixel treedt op in geval dat de terug gekeerde laserstraal te zwak is om de ontvanger te activeren; 2. Valse terugzending ontstaat wanneer de laserstraal wordt verstrooid door regendruppels maar sterk genoeg is om de ontvanger te activeren, hierdoor worden meerdere pulsen teruggestuurd

36 2.3.4 Stralingsinterferentie Laserscanners werken in een zeer beperkte frequentieband (400 nm tot 700 nm), waardoor fouten kunnen ontstaan als gevolg van een storende laserstraal van een externe lichtbron (lamp of zon). Deze fouten kunnen opgelost worden door speciale interferentiefilters (scanner) te gebruiken die ervoor zorgen dat enkel de juiste frequentie naar de ontvanger wordt doorgelaten. (Heine, et al., 2008; Bordas Vicent, Boehler, & Marbs, 2003). Een oplossing hiervoor is om de opmetingen s nachts uit te voeren. Daarbij kan een verlies van punten optreden.(liu & Nguyen, 2011) Bewegingsdistortie Gedurende de opmeting van een object is de scanner gevoelig voor schokken en trillingen afkomstig van: (Liu & Nguyen, 2011) een onstabiele ondergrond; translatie- en rotatietrillingen veroorzaakt door de wind. Omdat elk punt op een ander tijdstip wordt opgemeten, zorgen deze bewegingen ervoor dat de puntwolk vervormt en de datakwaliteit vermindert. Dit probleem wordt opgelost door elke beweging van de scanner te compenseren met behulp van een interne compensator. (Heine, et al., 2008; Liu & Nguyen, 2011)

37 3 Kwaliteitsparameters De betekenis van termen handelend over de kwaliteit van de metingen zijn verwarrend. Hiervoor bestaan verschillende reden, zo kan het zijn dat de woorden als synoniemen voor elkaar beschouwd worden, hoewel deze in werkelijkheid niet zijn bv. precisie en nauwkeurigheid. Een andere reden welke kan aangehaald worden, is dat de termen in bepaalde talen al een gevestigde waarde zijn bv. Genauigkeit en Richtigkeit in het Duits. In andere talen zijn deze nog niet zo lang in gebruik bv. in het Italiaans. (Menditto, Patriarca, & Magnusson, 2007) De grootste verwarring tussen de verschillende termen voor de kwaliteit van de metingen ontstaat bij de juistheid en de nauwkeurigheid. Hiervan is de website Precision and accuracy with three psychophysical methodes (Mapp & Ono, 2006) een voorbeeld. In dit voorbeeld is geen sprake van juistheid maar alleen van nauwkeurigheid en precisie, waarbij de nauwkeurigheid wordt aangenomen als juistheid (Figuur 15). Figuur 15: Foute interpretatie nauwkeurigheid precisie (Wikipedia - Accuracy and precision, 2014) Om eenduidig vast te leggen wat de betekenis van de kwaliteitstermen voor een meting in deze thesis betekenen worden ze in onderdelen 3.1 tot en met 3.3 nader toegelicht. Hiervoor wordt gewerkt met de betekenis van de termen uit de norm ISO Precisie De definitie voor het begrip precisie is: mate waarin verdere metingen of berekeningen dezelfde resultaten zullen tonen. (ISO , 1998). Een gevolg hiervan is dat het bekomen resultaat zowel herhaalbaar (de testen worden meerdere malen uitgevoerd in een korte periode met hetzelfde instrument en dezelfde persoon die het instrument bedient) als reproduceerbaar (dezelfde methode wordt gebruikt in meerdere labo s onder dezelfde omstandigheden) moet zijn. (Menditto, Patriarca, & Magnusson, 2007) Willekeurige fouten hebben de grootste invloed op de precisie, waardoor de precisie wordt berekend door middel van de standaardafwijking bij herhaalde metingen. (Menditto, Patriarca, & Magnusson, 2007)

38 Figuur 16 geeft een precieze meting weer waarbij de metingen (rode stippen) gegroepeerd liggen rond een bepaald punt. Deze meting heeft een kleine standaarddeviatie wat wijst op een goede precisie. De groene stip geeft de werkelijke waarde aan, waar de metingen toch een eind vanaf liggen. Dit komt overeen meet een slechte juistheid van de metingen. Figuur 16: Precieze meting (van Ree, 2006) 3.2 Juistheid De juistheid van een meting geeft de overeenstemming tussen de (gemiddelde) waarde van een reeks metingen en de werkelijke waarde weer. (ISO , 1998) Systematische fouten hebben de grootste invloed op de juistheid van een meting, dit wordt aangegeven door middel van de bias (afwijking ten opzichte van de verwachte waarde). (Menditto, Patriarca, & Magnusson, 2007) Figuur 17 geeft een juiste meting weer. De gemiddelde waarde van de metingen (rode stippen) geven een waarde aan die zeer dicht aanleunt bij de werkelijke waarde (groene stip). Figuur 17: Juiste meting (van Ree, 2006) 3.3 Nauwkeurigheid De nauwkeurigheid wordt omschreven als de mate van overeenstemming tussen een grote hoeveelheid gemeten waarden en de werkelijke waarde voor deze grote hoeveelheid gemeten waarden. Hierbij wordt gesproken van een nauwkeurige meting als deze voldoet aan de hierboven beschreven kwaliteitstermen namelijk precisie en juistheid. (ISO , 1998) Aangezien de nauwkeurigheid afhangt van de precisie en de juistheid van een meting, hebben zowel systematische als willekeurige fouten invloed op de nauwkeurigheid. De afwijking op de meting die bekomen wordt door de twee fouten wordt de meetonzekerheid genoemd. (Menditto, Patriarca, & Magnusson, 2007)

39 Figuur 18 geeft een nauwkeurige meting weer, hierbij liggen alle gemeten waarden zeer dicht bij elkaar wat wijst op een precieze meting. Het gemiddelde van alle metingen ligt ook zeer dicht, tot zelfs gelijk met de werkelijke waarde wat aangeeft dat de meting juist is. Zoals hierboven besproken zijn dit de noodzakelijke parameters voor een nauwkeurige meting (figuur 18). Figuur 18: Nauwkeurige meting (van Ree, 2006) 3.4 Samenvattend Tabel 1 beschrijft kort de definities van de vorige begrippen met de fouten die invloed hebben op deze begrippen. Tabel 1: Samenvatting van de begrippen (Menditto, Patriarca, & Magnusson, 2007) Begrippen Definitie Type fouten die invloed hebben Precisie Juistheid Nauwkeurigheid Mate waarin verdere metingen of berekeningen dezelfde resultaten zullen tonen Overeenstemming tussen de (gemiddelde) waarde bekomen door een reeks metingen en de werkelijke waarde Mate van overeenstemming tussen een grote hoeveelheid gemeten waarden en de werkelijke waarde voor deze grote hoeveelheid gemeten waarden Systematische fouten Willekeurige fouten Totale fout Figuur 19 geeft schematisch weer wat juistheid en precisie is. Bij smaller worden van de gausscurve, worden de resultaten preciezer. Hoe dichter het gemiddelde van de gausscurve bij de werkelijke waarde ligt, hoe juister de resultaten. Wanneer het gemiddelde van een smalle gausscurve (precies) gelijk is aan de werkelijke waarde of deze zeer dicht benaderd (juist), dan zijn de resultaten van de meting nauwkeurig

40 Figuur 19: Aanduiding van begrippen (Wikipedia - Accuracy and precision, 2014) 3.5 Type meetfouten (van Ree, 2006) Een meetfout wordt omschreven als een afwijking van de gemeten waarde ten opzichte van een referentiewaarde. De fout bestaat meestal uit een optelsom van meerdere fouten, namelijk systematische en willekeurige fouten, zoals hierboven werd aangehaald. Naast deze fouten kan bij een meting ook een blunder optreden wat bijdraagt tot de omvang van de meetfout Systematische fout Een systematisch fout wordt omschreven als een component van de meetfout welke bij herhaalde metingen constant blijft of op voorspelbare wijze zal variëren. Dit wil zeggen dat deze, onder gelijkaardige omstandigheden, meestal een corresponderende grootte en teken (+/-) bezitten. Deze fouten zijn doorgaans het gevolg van slecht gebruik of onderhoud van het gebruikte meetmateriaal. Hieronder worden enkele zaken aangehaald die een systematische fout tot gevolg kunnen hebben: niet-lineariteit van de unit voor tijdmetingen; temperatuur verschuivingen in de elektronica; oppervlakken met verschillende reflectiviteit. Indien de grootte van de fout gekend is, wordt een correctie uitgevoerd welke als compensatie tegen deze fout dient. In deze thesis wordt gewerkt in dezelfde atmosferische omstandigheden en met hetzelfde soort materiaal waardoor de invloed van systematische fouten weinig tot geen invloed hebben. De streeplijn op Figuur 20 geeft de afwijking van de gemiddelde meetwaarde (blauwe stip) ten opzichte van de werkelijke waarde (groene stip) weer. Zoals hierboven al besproken hebben dit soort fouten invloed op de juistheid van de metingen en niet op de precisie, wat duidelijk af te leiden is uit Figuur

41 3.5.2 Willekeurige fout Naast een constante component in de meetfout, heeft deze ook een willekeurige component, namelijk de willekeurige fout. Deze wordt omschreven als de component van de meetfout die bij herhaalde metingen op onvoorspelbare wijze varieert. Dit zijn meestal kleine fouten die elkaar compenseren. Op Figuur 21 wordt de grens van de willekeurige fouten aangegeven door de cirkel uit streeplijn. Hierbij is de meting zowel precies als juist, wat leidt tot een nauwkeurige meting Blunder Blunder is een fout die wordt veroorzaakt door menselijk falen in plaats van fouten door machines. Deze fouten zijn meestal het gevolg van onoplettendheid. De fout veroorzaakt door blunders zijn meestal groot en dienen gecorrigeerd of verwijderd te worden voor verdere verwerking. Deze blunders hebben namelijk een groot effect op de kwaliteitstermen precisie, juistheid en nauwkeurigheid. Op Figuur 22 wordt een blunder aangegeven door middel van de blauwe stip welk zeer veel afwijkt van de werkelijke waarde (groene stip) en de andere metingen (rode stippen). Figuur 20: Systematische fout(van Ree, 2006) Figuur 21: Willekeurige fout(van Ree, 2006) Figuur 22: Blunder(van Ree, 2006)

42 4 Bestaande experimenten Meerdere experimenten werden uitgevoerd die de invloed van de invalshoek en de afstand op de nauwkeurigheid en de precisie van laserscanners bepalen. Daarom is het nuttig na te gaan op welke manier de instellingen deze parameters onderzocht hebben en wat de resultaten zijn. Hieronder worden twee bestaande experimenten toegelicht. In hoofdzaak wordt gekeken naar de proefopstelling en de resultaten. 4.1 Invloed van de invalshoek (van Ree, 2006) Proefopstelling Deze proef werd uitgevoerd met twee fasescanners, namelijk een IMAGER 5003 en een FARO LS880. Figuur 23 geeft een bovenaanzicht van de proefopstelling weer. Hierbij wordt een witte (voor een hoge reflectiviteit) houten plaat (800 mm x 400 mm x 90 mm) in een toestel geplaatst waarmee de hoek bepaald wordt. Dit toestel wordt nadien op een statief geplaatst op een afstand 4 m van de scanners. De afstand tussen de scanners en de plaat kan nooit exact 4 m zijn. Aangezien het niet mogelijk is de scanners boven een vast punt te centreren en het middelpunt van de scanner niet gekend is. Door deze opbouw kan de plaat op het statief roteren rond zijn centrum, hiermee wordt een verandering van de invalshoek verkregen. De verandering van de hoek gebeurt in stappen van 10 en gebeurt één maal in wijzerzin en een tweede maal in tegenwijzerzin. Hierdoor kunnen twee onafhankelijke opmetingen per invalshoek uitgevoerd worden. Omdat deze opstelling op een vaste afstand ten opzichte van de scanner wordt geplaatst, zal de invloed van de afstand niet op deze opstelling inwerken. De invloed van de omgeving wordt ook teniet gedaan aangezien alle metingen onder dezelfde omstandigheden plaatsvinden. Het effect van verschillende materialen wordt weggewerkt door telkens gebruik te maken van dezelfde witte plaat. Als laatste worden de randeffecten uit de opmetingen geweerd door enkel de binnenzijde van het object te selecteren. Met het hierdoor bekomen resultaat wordt verder gewerkt. De opmeting bestond uit 2 datasets voor elke hoek, dit komt neer op 18 datasets met voor elke dataset 4 scans, wat een totaal van 72 scans geeft

43 Figuur 23: Proefopstelling van het experiment voor de invloed van de invalshoek (van Ree, 2006) Resultaten Precisie De precisie van de metingen met de fasescanners wordt in deze case bepaald door middel van een patch, gegenereerd door alle punten van een scan. Deze patch wordt gegenereerd aan de hand van de kleinste kwadraten methode. Hierna wordt de afstand bepaald tussen elk punt van de scan en deze patch. De standaarddeviatie van al deze afstanden is een maat voor de precisie van het toestel. Figuur 24: Histogrammen met afstanden tussen patch en elk punt van de scan voor hoeken 0, 30, 40 en 60 voor beide scanners. Hierbij worden ook de standaardafwijkingen boven elk histogram weergegeven. (van Ree, 2006)

44 Op Figuur 24 is te zien hoe groter de hoek wordt, hoe groter de standaarddeviatie wordt, wat wijst op een lagere precisie. Figuur 25 geeft dit duidelijker weer. Hierop zijn de standaardafwijkingen, samen met de minimale en de maximale afstand tussen de patch en elk punt aangegeven. Figuur 25: Visuele voorstelling van de standaardafwijking van de spreiding op de residuen en het minimale en het maximale residu (van Ree, 2006) Uit deze resultaten voor de precisie wordt besloten dat de IMAGER 5003 preciezer is dan de FARO LS 880. Daarnaast wordt uit de figuren geconcludeerd dat een invalshoek tussen de 0 en 60 weinig invloed heeft op de precisie van de meting. Bij een invalshoek groter dan 60 wordt de precisie snel minder. Juistheid Voor het bepalen van de juistheid van de meting wordt nagegaan wat het verschil is tussen de hoek van het gemeten vlak en de werkelijke hoek bepaald door middel van het toestel voor de hoekbepaling. Op figuur 26 toont de rechtse grafiek de verschillen tussen de werkelijke en gemeten hoek, alsook de geschatte nauwkeurigheid van het toestel voor hoekbepaling. De waarden die binnen de lijnen van de geschatte nauwkeurigheid liggen, worden beschouwd als juiste metingen

45 Figuur 26: Linkse figuur: de werkelijke waarde ten opzichte van de gemeten waarde. Rechtse figuur: verschil tussen de gemeten en werkelijke waarde voor beide scanners (van Ree, 2006) Uit Figuur 26 wordt afgeleid dat de FARO een slechtere juistheid heeft dan de IMAGER, aangezien een volledige meting buiten de nauwkeurigheid van het toestel voor hoekbepaling gelegen is. Daarnaast is het op de figuur ook zichtbaar dat geen specifieke trend in de juistheid van de metingen aanwezig is, hierover kan dus niets gezegd worden. Kanttekening Bij de uitgekomen resultaten moet toch een kleine kanttekening gemaakt worden bij de vergelijking van de twee scanners. In de software van de IMAGER is een programma ingebouwd dat automatisch punten die beschouwd worden als outlier verwijderd voor het uitladen van de puntenwolk. Dit is niet het geval bij de FARO. Hierdoor zijn de resultaten van de IMAGER beter dan deze van de FARO. 4.2 Invloed van de afstand (van Ree, 2006) Proefopstelling Voor het bepalen van de invloed van de afstand wordt gewerkt met dezelfde witte plaat als bij de bepaling van de invloed van de invalshoek. Deze wordt nu rechtstreeks op het statief geplaatst. Dit statief wordt in stappen van 1 m naar achter geplaatst tot een afstand van 21 m, hierna worden stappen van 2 m genomen tot op een afstand van 29 m (einde van de gang). De laserscanner blijft gedurende de volledige meting op dezelfde plaats staan (Figuur 27). Bij de metingen ter bepaling van de invloed van de invalshoek wordt verondersteld dat het niet mogelijk is om de scanner boven een vast punt te centreren, waardoor in dit geval enkel afstandsverschillen meetbaar zijn. Dit bleek echter niet het geval, het is immers mogelijk om de

46 laserscanner op dezelfde stelschroevenblok te plaatsen als een totaalstation zodat beide op dezelfde positie geplaatst worden. Hierdoor wordt verondersteld dat het middelpunt van de laserscanner exact in het midden van het toestel ligt, op deze manier kan hetzelfde middelpunt als bij een totaalstation aangenomen worden. Door deze aanname wordt naast de relatieve afstand, ook de absolute afstand bepaald. Voor deze metingen worden vijf punten opgemeten met een totaalstation van Topcon, met een nauwkeurigheid van 3 mm + 2 ppm tot op een afstand van 25 m. Deze vijf punten worden verondersteld als de werkelijke waarde. De afstanden die gemeten worden door middel van de laserscanner zullen met deze waarden vergeleken worden (Figuur 28). Bij deze case wordt enkel gebruik gemaakt van de fasescanner FARO LS880, aangezien de fasescanner IMAGER 5003 niet voorhanden was tijdens de testen. Figuur 27: Proefopstelling voor het bepalen van de invloed van de afstand (van Ree, 2006) Figuur 28: Vermoedelijke ligging van de 5 punten die met het totaalstation worden opgemeten (van Ree, 2006) Resultaten Precisie Net als voor het bepalen van de precisie bij de invalshoek, dienen voor het bepalen van de precisie onder invloed van de afstand patches gegenereerd te worden. Dit gebeurt zowel voor de punten uit de scanner als voor deze opgemeten met het totaalstation zodat een vergelijk kan gemaakt worden tussen beide meetapparaten. De standaarddeviatie van alle punten van de scan ten opzichte van het gegenereerde vlak geven aan hoe precies de meetapparatuur is

47 Uit de metingen blijkt dat de standaarddeviatie varieert tussen 2 mm en 5 mm tot een afstand van 29 m. Figuur 29 geeft de waarden van de standaarddeviatie weer uitgezet in een grafiek, samen met het minimum en het maximum per afstand. Uit de grafiek is geen dalende of stijgende tendens op te merken. Waaruit besloten kan worden dat bij het scannen van objecten tot een afstand van 29 m, de afstand geen significante invloed heeft op de precisie van een meting. Figuur 29: Standaarddeviatie, minimum en maximum residuele waarde van de verschillende metingen (van Ree, 2006) Juistheid Het achterhalen van de juistheid is in deze studie op twee manieren gebeurd, namelijk de verwerking met relatieve en met absolute afstanden. Deze worden hieronder beide besproken. Relatieve methode De methode met de relatieve afstanden om de juistheid van een meting vast te stellen is door de afstanden te meten tussen de 25 patches (21 patches tot 21 m en 4 patches tot 29 m) gemaakt door de puntenwolken. Deze afstanden worden vergeleken met de afstanden bepaald tussen de ingemeten punten met het totaalstation. Hierbij zijn de punten door het totaalstation ingemeten zeer nauwkeurig en worden als juiste waarde aangenomen. Aangezien het niet mogelijk is om exact dezelfde punten te meten met de laserscanner als met het totaalstation, worden de patches gericht zodat de x-as door het zwaartepunt van elke patch gaat. Hierna worden de y- en z-waarden gebruikt welke gemeten zijn

48 met behulp van het totaalstation omdat deze op het object gelegen zijn. Door het gebruik van deze y- en z-waarden, samen met de parameters van de patch worden de x-waarden van de patch, van zowel het totaalstation als de laserscanner, bepaald. Dit geeft een totaal van 250 3D-coordinaten: 125 van de laserscanner en 125 van het totaalstation. Vervolgens wordt het afstandsverschil bepaald tussen de 125 punten die de vlakken voorstellen voor zowel de laserscanner als voor het totaalstation. Tot slot worden de relatieve afstandsverschillen van de laserscanner afgetrokken van de relatieve afstand die met het totaalstation bekomen wordt. Hierbij wordt het verschil bepaald tussen de relatieve afstand gemeten met het totaalstation en deze gemeten met de laserscanner. Figuur 30: Het verschil tussen de relatieve afstanden gemeten door middel van een totaalstation en een fasescanner FARO LS880 (van Ree, 2006) Op Figuur 30 worden de gemeten verschillen tussen de afstanden gemeten met het totaalstation en met de laserscanner uitgezet door middel van de blauwe puntjes. Hierbij duiden negatieve waarden op een grotere afstand gemeten met de laserscanner, dan deze gemeten met het totaalstation. De rode lijn geeft het gemiddelde verschil aan. Aangezien het verloop van deze lijn stijgend is, wordt besloten dat de juistheid van de meting daalt in functie van de afstand. Hierbij is het opvallend dat het resultaat van het verschil in de orde van centimeters ligt, hoewel de specificaties in de orde van millimeters aangeven. In het onderzoek wordt

49 aangehaald dat dit te wijten is aan het kleiner aantal punten ingemeten door het totaalstation. Dit wordt verder in het artikel weerlegd door het bepalen van de standaardafwijkingen van beide toestellen, waaruit blijkt dat het totaalstation een kleinere standaardafwijking heeft. Hierdoor dient aanvullend onderzoek uitgevoerd te worden naar de oorzaak van de grote afwijkingen. Absolute methode De methode met de absolute afstanden bepaalt de juistheid van een meting. Bij deze methode wordt de afstand bepaald tussen het middelpunt van de laserscanner of het totaalstation en elk van de vijf punten. Deze vijf punten werden ook gebruikt bij de methode van de relatieve afstanden. Hier wordt opnieuw het verschil gemaakt tussen de absolute afstand gemeten met het totaalstation en de absolute afstand gemeten door middel van de FARO LS880. Hierbij geldt net als bij het gebruik van de relatieve afstanden dat bij negatieve waarden de afstand gemeten door de laserscanner groter is dan deze gemeten door middel van het totaalstation. Figuur 31: Het verschil in absolute afstand tussen de punten gemeten met een totaalstation en met de FARO LS880. Alle 5 punten uit de metingen worden hier apart voorgesteld (van Ree, 2006) Op Figuur 31 geeft de zwarte lijn het gemiddelde verschil in functie van de afstand aan. In deze figuur is het duidelijk dat de afstand tussen de waarde gemeten met het totaalstation en deze gemeten met de scanner bij korte afstanden, tot 10 m, een groot verschil aangeven in de orde van verscheidene centimeters. Voorbij 10 m worden deze resultaten veel beter met afwijkingen in de orde van millimeters. Dit resultaat is precies het tegenovergestelde van wat verwacht wordt. Dit resultaat verschilt ook met de resultaten bekomen door middel van de relatieve afstand. Hiervoor wordt in de studie geen verklaring gevonden. In de case wordt aangegeven dat hiernaar aanvullend onderzoek dient te gebeuren

50 Hoofdstuk V: Onderzoek naar de kwaliteitsparameters van de QDM 1 Methode In dit onderzoek worden de kwaliteitsparameters van de QDM onderzocht. Hiervoor worden deformaties van eenvoudige betonconstructies gesimuleerd door een verplaatsing van één centimeter van een betonnen kubus. Deze deformaties worden zowel voor als na de verplaatsing gescand met een puls- en een fasescanner. Deze translatie wordt nauwkeuriger opgemeten met drie meetklokken. Op deze manier kan de juistheid van de metingen gecontroleerd worden. Om de invloed van de afstand tot de scanner en de invalshoek te bepalen worden deze metingen voor beide scanners op verschillende afstanden en onder verschillende invalshoeken uitgevoerd. Elke opstelling wordt 40 of 60 keer ingemeten, wat de mogelijkheid geeft om de precisie te bepalen. 2 Onderzoek In dit onderdeel wordt dieper ingegaan op de meetapparatuur en het materiaal dat gebruikt wordt bij de opmetingen. Daarnaast komt de proefopstelling aan bod. Tot slot wordt de methode en de verwerking besproken. 2.1 Meetapparatuur en materiaal Gedurende het onderzoek worden verschillende toestellen en materialen gebruikt. Als type pulsscanner wordt een Leica Scanstation C10 gebruikt. De aangewende fasescanner is een Leica HDS6100. Om een betonnen wand te simuleren wordt een betonnen kubus gebruikt. Een juiste opmeting van de verplaatsing gebeurt aan de hand van analoge meetklokken. Voor een vlottere bediening van de fase- en pulsscanner wordt een laptop aangewend Pulsscanner Leica ScanStation C10 (Leica ScanStation C10, 2013) Gedurende het onderzoek werden twee soorten laserscanners gebruikt, waaronder de pulsscanner Leica ScanStation C10 (Figuur 32). Deze scanner wordt ook wel een alles-in-één scanner genoemd doordat deze niet enkel over een scanmodule beschikt maar ook over enkele bijhorende opties, zoals een scheefstandsensor; veldboek; data opslag; accu; laserlood; automatische videocamera; laptop

51 Figuur 32: Pulsscanner Leica ScanStation C10 (Leica Geosystems, 2013) Tijdens de opmetingen werd een 3 HDS sticker target (Figuur 33) van Leica (Targets, 2014) op de gladde kant van een betonnen kubus gekleefd. Aan de hand van deze target is het steeds mogelijk om de exacte afstand van de kubus tegenover de scanner te bepalen. Figuur 33: 3" HDS sticker target Leica (Targets, 2014) Fasescanner Leica HDS6100 (Leica HDS6100, 2014) Het onderzoek, uitgevoerd met de C10, werd herhaald met de fasescanner Leica HDS6100 (Figuur 34). Ook deze scanner bezit nog enkele andere opties dan de scanunit zelf, namelijk een controlepaneel; data opslag; batterij; drie besturingsmogelijkheden: geïntegreerd zijpaneel, draadloze zakcomputer (Personal Digital Assistant) of een laptop die rechtsreeks wordt aangesloten aan de scanner. Figuur 34: Fasescanner Leica HDS6100 (Leica HDS6100, 2014)

52 Bij de opmetingen met de HDS6100 werd een HDS black & white target (Figuur 35) op de kubus gekleefd. Deze target werd eveneens gebruikt om de exacte afstand te kunnen bepalen. Figuur 35: HDS Black & White target Vergelijking specificaties laserscanners In Tabel 2 wordt een overzicht gegeven van de technische productspecificaties van zowel de pulsscanners Leica ScanStation C10 als de fasescanner Leica HDS6100. Meer informatie over de scanners is terug te vinden in Bijlage A: en Bijlage B:. Tabel 2: Vergelijking productspecificaties laserscanners (Leica ScanStation C10, 2013; Leica HDS6100, 2014) Leica ScanStation C10 Leica HDS6100 Type Puls Fase Bereik 300 m 90 % 134 m 18 % Reflectie 79 m 90 % 50 m 18 % Reflectie Scansnelheid Tot punten/sec Tot punten/sec Positienauwkeurigheid 6 mm, 1 50 m, 1 Afstandsnauwkeurigheid 4 mm, 1 50 m, 1 5 mm, 1 25 m 9 mm, tot 50 m 2 mm 90% tot 25 m 3 mm 18% tot 25 m 3 mm 90% tot 50 m 5 mm 18% tot 50 m Hoeknauwkeurigheid 60 x rad 125 x rad, 1 Precisie gemodelleerde vlakken Inwinning richtmerken 2 mm (afhankelijk van methode) 2 mm standaardafwijking (vlakke HDS richtmerken) 1 mm 25 m; 2 mm 50 m, 90 %, 1 2 mm 25 m; 4 mm 50 m, 18 %, 1 2 mm standaardafwijking (HDS black & white targets)

53 2.1.4 Betonnen kubus Gedurende het onderzoek worden de opmetingen uitgevoerd op de gladde zijde van een betonnen kubus (Figuur 36). Deze gladde zijde vertoont enkele kleine inkepingen die ontstaan zijn tijdens het drogen als gevolg van luchtbellen in het beton. Het beton bestaat uit een lichtbeton waarbij de granulaten duidelijk zichtbaar zijn. Figuur 36: Betonnen kubus Meetklokken Om de verplaatsing van ca. 1 cm waar te nemen, worden drie meetklokken achteraan de betonnen kubus geplaatst (Figuur 37). Deze meetklokjes meten, met een nauwkeurigheid van 0,01 mm, de verplaatsing op. Wanneer de nauwkeurigheid van de meetklokjes wordt vergeleken met de specificaties van de laserscanners, wordt geconcludeerd dat de fout op de meetklokjes verwaarloosbaar is tegenover deze van de laserscanners. Bij de laserscanners gaat het namelijk over een fout van enkele millimeters. Figuur 37: Positie meetklokjes Laptop CF 52 Tijdens de opmetingen wordt een laptop, CF 52 Panasonic, aan de laserscanners gekoppeld (Figuur 38). Hierdoor verloopt de opmetingen vlotter en kunnen de scans onmiddellijk gecontroleerd worden of deze correct worden opgemeten

54 Figuur 38: Laptop CF 52 Panasonic 2.2 Proefopstelling De opmetingen met zowel de pulsscanner als de fasescanner worden uitgevoerd in de ondergrondse garage van het P-gebouw van de campus Schoonmeersen van de Universiteit Gent. Hierdoor wordt steeds in dezelfde omstandigheden gewerkt en wordt de invloed van neerslag en temperatuur buiten beschouwing gelaten. Om een zekere verplaatsing te simuleren, wordt de kubus op een schuifplaat geplaatst. Dit is te vergelijken met een lade uit een kast. De kubus kan nu in één richting worden verplaatst. Vervolgens worden de kubus en de schuifplaat op een weegschaal geplaatst (Figuur 39). De weegschaal bevat vier regelbare poten. Door deze in de hoogte te regelen, wordt het bovenvlak van de kubus horizontaal geplaatst. Figuur 39: Opstelling van de proef Naast de schuifplaat worden ook drie meetklokken gebruikt om de verplaatsing van 1 cm op te meten en om te controleren of de kubus geen rotatie ondergaat tijdens het verplaatsen. Zowel voor als na de verplaatsing wordt de waarde van de meetklokken genoteerd en het verschil bepaald tussen beide waarden. Wanneer dit verschil voor alle drie de meetklokken min of meer gelijk is, wordt de opmeting verder gezet. De meetklokken worden geplaatst zoals te zien op Figuur

55 Figuur 40: Opstelling van de meetklokken Op de gladde kant van een betonnen kubus wordt voor de opmetingen van de pulsscanner C10 een 3 sticker HDS - target gekleefd. Voor de opmetingen met de fasescanner wordt een HDS black & white target gebruikt. Aangezien een target met een hoge nauwkeurigheid gescand wordt, wordt zo de exacte afstand tussen de kubus en de laserscanner bepaald. Op de weegschaal wordt een blad papier gekleefd met daarop de verschillende hoeken uitgezet met het tekenprogramma AutoCAD. De meetklokken worden naast de schuifplaat geplaatst. Om de kubus te scannen onder de verschillende hoeken, wordt de schuifplaat met de kubus verdraaid. Dit heeft tot gevolg dat de verplaatsing van de kubus over 1 cm loodrecht ten opzichte van het voorvlak van de kubus gebeurt (Figuur 41). Figuur 41: Het opmeten van de kubus onder een schuine invalshoek Tijdens de opmetingen wordt de scanner met een laptop verbonden. Hierdoor verloopt het meten en het uitlezen van de data vlotter. Ook wordt bij de opmetingen gebruik gemaakt van een script zodanig dat de 40/60 scans automatisch verlopen. 2.3 Methode en verwerking De metingen met de pulsscanner worden uitgevoerd op 5 m, 15 m, 25 m, 50 m, 75 m en 93 m ten opzichte van de scanner. Aangezien de lengte van de parking beperkt is, is de grootste afstand 93 m

56 Op elke afstand wordt de kubus onder een hoek van 0, 15, 30, 45, 60 en 75 gescand. Voor de eerste vier hoeken worden de kubus gescand op twee posities, namelijk 60 keer op de beginpositie en 60 keer na een verplaatsing van ongeveer 1 cm. Voor beide posities wordt de target ook 10 keer ingemeten. De resolutie van de scans bedraagt 2 mm op 2 mm. Voor de opmetingen met de fasescanner wordt de kubus op 5 m, 15 m en 25 m geplaatst. Op grotere afstanden kunnen geen metingen uitgevoerd worden. Op elke afstand wordt de kubus onder dezelfde invalshoek ingemeten als bij de pulsscanner. Voor de invalshoeken tot en met 45 graden wordt de kubus 40 maal ingemeten, zowel voor als na verplaatsen van de kubus. Voor de invalshoeken gelijk aan 60 graden en 75 graden wordt de kubus niet verplaatst. Bij deze scanner is de resolutie van de scans afhankelijk van de afstand. Zo zal bij een kortere afstand een resolutie van 2 mm op 2 mm gebruikt worden. Voor grotere afstanden wordt een resolutie van 8 mm op 8 mm gebruikt. Bij de start van de metingen wordt de schuifplaat op 0 geplaatst en wordt de kubus gescand. Op die manier wordt nagegaan of de kubus loodrecht naar de scanner gericht staat. Van zodra links en rechts van de kubus evenveel gescand wordt, worden de opmetingen begonnen. Vervolgens wordt de waarde van de drie meetklokken genoteerd. Na de volledige scanprocedure worden de meetklokken opnieuw afgelezen, op die manier wordt nagegaan of een verplaatsing van de kubus is opgetreden tijdens het scannen. De volgende stap is het verplaatsen van de kubus over ongeveer één centimeter weg van de scanner. Hierbij worden de meetklokken opnieuw afgelezen en worden het verschil van de waarden van de drie meetklokken bepaald (Bijlage I:Bijlage J:). Deze verschillen dienen gelijk te zijn om een rotatie van de kubus te vermijden. Tot slot wordt de kubus opnieuw ingescand, waarna de meetklokken gecontroleerd worden. Na het uitvoeren van de scans wordt de scandata geïmporteerd in het softwareprogramma Cyclone 8.0, een 3D-softwarepakket van Leica. Dit programma geeft een 3D-beeld weer van de scan door middel van een puntenwolk opgebouwd uit meerdere punten. Elk punt heeft een 3D-coördinaat bepaald uit de afstand- en hoekmeting ten opzichte van de scanner. Eerst worden per positie de 60 scans opgekuist. Door het maken van fences en het verwijderen van een deel van de puntenwolken buiten of binnen de fences, blijven enkel de punten behouden van het voorvlak van de kubus. Aangezien de target een andere intensiteit heeft dan het beton, worden de punten van de target op een andere afstand opgemeten. Deze punten worden ook verwijderd uit de scans. Nadien worden de 60 scans gekopieerd en verplaatst naar de layer layer 60. Deze layer bevat dus de 60 scans. Elke scan wordt ook in een afzonderlijke laag geplaatst. Vervolgens wordt van elke laag een patch gemaakt. Dit komt neer op het generen van een vlak vertrekkend van de puntenwolk

57 De informatie die uit de verwerkte data gehaald wordt, kan dan verder verwerkt worden door middel van Excel en SPSS. De betekenis van de termen die uit Cyclone volgen en de verwerking in Excel en SPSS worden hieronder toegelicht Cyclone: betekenis van de termen (Geosystems, 2009) Cyclone probeert om de best passende lijn, curve of vlak te tekenen tussen de punten die door de laserscanner gemeten worden. Dit gebeurt aan de hand van de kleinste kwadraten methode. Hierbij wordt aangenomen dat de punten boven de lijn, curve of vlak een positieve fout voorstellen en de punten onder de lijn, curve of vlak een negatieve fout voorstellen (Figuur 42). De verschillende waarden die cyclone van deze fouten berekent, namelijk de error mean, error standard deviation, absolute error mean en maximum absolute error, worden hieronder kort besproken. Figuur 42: Aangeven van positieve en negatieve fouten in cyclone Error Mean De error mean wordt in het Nederlands vertaald als de gemiddelde fout. De formule wordt gegeven door: Hierbij is: = gemiddelde waarde van de fouten; n = totaal aantal punten; x i = de fout van het i de punt, gaande van 1 tot n

58 Error Standard Deviation Dit is de standaard deviatie van de fouten. Deze wordt berekend aan de hand van volgende formule: Cyclone gebruikt dezelfde methodologie voor het bepalen van de standaard deviatie van de puntenwolk. De betekenis van de parameters van de formule zijn: = gemiddelde waarde van de fouten = 0; N = totaal aantal punten; x i = de fout van het i de punt, gaande van 1 tot n Absolute Error Mean De gemiddelde absolute afwijking wordt als volgt gedefinieerd: Hierbij betekenen de parameters: = gemiddelde waarde van de fouten = 0; N = totaal aantal punten; x i = de fout van het i de punt, gaande van 1 tot n; f i = absolute frequentie = Maximum Absolute Error Dit is de maximale absolute fout, welke gevonden wordt door: Hierbij betekenen de parameters: i = punten 1 tot n; Xi = gemiddelde van de fouten

59 2.3.2 SPSS Bepalen van de precisie van de targets Het bepalen van de precisie van de targets gebeurt aan de hand van de coördinaten van de targets. Deze worden eerst uit cyclone uitgeladen en geopend in Excel. Door middel van deze coördinaten worden de schuine afstand, horizontale en verticale hoek bepaald (Figuur 43). Dit gebeurt aan de hand van volgende formules: Waarbij: SA = schuine afstand; VH = verticale hoek; HH = horizontale hoek; x = x coördinaat van het punt; y = y coördinaat van het punt; z = z - coördinaat van het punt. Uit deze parameters kunnen de nieuwe x-, y- en z-coördinaat bepaald worden. In SPSS worden deze nieuwe coördinaten geanalyseerd en wordt onder andere het gemiddelde van elke coördinaat, de standaardafwijking, en het minimum en het maximum bepaald. De standaarddeviaties die hieruit volgen worden dan gebruikt om de precisie van de target te bepalen. Hoe dit gebeurd wordt in Hoofdstuk VI: 2.1Precisie van de targets nader toegelicht. Figuur 43 Aanduiding van de schuine afstand, horizontale en verticale hoek

60 Bepalen significant verschillende datasets (Van Geloven) Om na te gaan op welke positie(s) en welke afstand(en) de scanners een gelijke prestatie leveren, dient gecontroleerd te worden welke datasets significante gelijkenissen/verschillen vertonen. Ten eerste wordt onderzocht of de data normaal verdeeld is over de volledige afstand/hoek, aan de hand van de Shapiro-Wilk test. Bij deze test wordt als nulhypothese aangenomen dat de steekproef normaal verdeeld is. Uit deze test komt een bepaalde sigma, de p-waarde genoemd. Deze dient vergeleken te worden met de vooropgestelde -waarde, waarbij de meest voorkomende waarde 0,05 bedraagt. Indien de p-waarde groter is dan deze -waarde kan de nulhypothese niet verworpen worden en dient aangenomen te worden dat de dataset normaal verdeeld is. In de meeste gevallen van deze thesis is de p-waarde niet groter dan de -waarde, wat erop wijst dat de meeste data niet normaal verdeeld is. Ten tweede worden de data per afstand/hoek en scanner onderworpen aan de Kruskal Wallis test. Deze test is een niet parametrische toetsingsprocedure voor het testen van hypothesen over de medianen van de data. Hierbij wordt getoetst of de medianen van twee of meer onafhankelijke groepen gelijk zijn. De nulhypothese neemt aan dat de steekproeven uit verdelingen met dezelfde liggingen zijn getrokken. Hiermee wordt bedoeld dat als de nulhypothese waar is, men geen significant verschil tussen de datasets kan waarnemen. Dit gebeurt opnieuw aan de hand van de p- en -waarde, als de p- waarde groter is dan de -waarde mag de nulhypothese niet verworpen worden en is geen significant verschil merkbaar tussen de verschillende steekproeven. Voor steekproeven die normaal verdeeld zijn, wordt doorgaans gewerkt met de one-way ANOVA test. Deze gaat de datasets vergelijken aan de hand van het gemiddelde van de verschillende datasets. Aangezien in deze thesis zowel normaal, als niet normaal verdeelde datasets met elkaar vergeleken moeten worden kan deze test niet uitgevoerd worden. Daarom wordt voor de normaal verdeelde datasets ook gewerkt met de Kruskal Wallis test. Deze test heeft hetzelfde effect als de one-way ANOVA test, maar gaat een vergelijking maken aan de hand van de mediaan waarden van de datasets in plaats van de gemiddelde waarde. Dit heeft als voordeel dat het zowel kan toegepast worden op normaal, als niet-normaal verdeelde datasets, aangezien de mediaan van een normaal verdeelde dataset overeenkomt met de gemiddelde waarde van deze dataset. Hierdoor wordt bij het vergelijken van normaal verdeelde datasets hetzelfde resultaat bekomen wordt als bij de one-way ANOVA test. De uitkomsten van de Shapiro-Wilk normaaltest worden weergegeven in Bijlage C: en Bijlage D: aangezien deze waarden verder geen rol van betekenis hebben binnen deze thesis. De resultaten van de Kruskal Wallis testen worden in tabelvorm weergegeven bij de resultaten zodat men niet enkel visueel van de grafieken kan afleiden welke datasets significante gelijkenissen vertonen, maar dat dit ook blijkt uit deze uitgevoerde test. De interpretatie van de tabellen is dat een waarde groter dan 0,05 aangeeft dat men de nulhypothese niet mag verwerpen, wat erop neerkomt dat men geen significant verschil tussen de data kan vaststellen. Deze waarden worden door middel van vet, cursief gedrukte cijfers aangeduid

61 2.3.3 Berekening van de invalshoek (De hoek tussen twee vectoren, 2002) Bij de opmetingen wordt de kubus onder een bepaalde hoek ten opzichte van de laserscanner geplaatst. Deze hoek is een schatting en zal nooit exact uitkomen. Daarom dienen de werkelijke hoeken waaronder de kubus geplaatst is bepaald te worden. Dit gebeurt door middel van de formules voor het bepalen van de hoek tussen 2 vectoren. Voor het bepalen van de hoek worden eerst alle punten die de laserscanner gemeten heeft uitgeladen in een tekstbestand. Met behulp van deze punten is het mogelijk om 1 van de 2 vectoren te ontwerpen. Deze punten worden gemeten vanuit het middelpunt van de laserscanner wat het punt (0, 0, 0) is. Door de x-, y- en z-coördinaat van elk punt af te trekken van dit middelpunt wordt een eerste vector bekomen. Dit wordt herhaald voor elk punt, waardoor een groot aantal vectoren wordt bekomen. De tweede stap bestaat erin door middel van cyclone een vlak te creëren door alle punten die door de scanner gemeten worden. Van dit vlak wordt de normaal uit cyclone gehaald. Deze normaal is ook een vector die vertrekt uit het centrum (0, 0, 0), dit is de tweede vector die nodig is voor de hoekberekening. Het berekenen van de hoek tussen de vector naar een punt van de scan en de normaal van het vlak gegenereerd uit alle puntenwolken gaat als volgt. Eerst wordt de lengte van de normaal en de vector naar het punt bepaald. Dit gebeurt door middel volgende formule: Hierbij betekenen de parameters: L p : de lengte van de vector naar een punt van de puntenwolk; L n : de lengte van de normaalvector; x p, y p, z p : de coördinaten van een punt gemeten door middel van de laserscanner; x n, y n, z n : de coördinaten van de normaalvector; x 0, y 0, z 0 : de coördinaten van het middelpunt van de laserscanner, deze zijn altijd (0,0,0). Hierna dient het scalair product van de 2 vectoren bepaald te worden aan de hand van volgende formule:

62 Waarbij: SP: het scalair product van de normaalvector en de vector van een punt van de puntenwolk; x p, y p, z p : de coördinaten van een punt gemeten door middel van de laserscanner; x n, y n, z n : de coördinaten van de normaalvector; x 0, y 0, z 0 : de coördinaten van het middelpunt van de laserscanner, deze zijn altijd (0,0,0). Als laatste kan de hoek bepaald worden door middel van volgende formule: Waarbij: x p, y p, z p : de coördinaten van een punt gemeten door middel van de laserscanner; x n, y n, z n : de coördinaten van de normaalvector; x 0, y 0, z 0 : de coördinaten van het middelpunt van de laserscanner, deze zijn altijd (0,0,0); SP: het scalair product van de normaalvector en de vector van een punt van de puntenwolk; L p : de lengte van de vector naar een punt van de puntenwolk; L n : de lengte van de normaalvector. Deze hoek moet voor elk punt van de puntenwolk apart berekend worden. De coördinaten van de normaal blijven hierbij constant. Na het berekenen van de hoek tussen de normaal en elk individueel punt van de puntenwolk wordt een gemiddelde genomen van al deze hoeken. Deze gemiddelde hoek is de hoek waaronder de kubus geplaatst is

63 Hoofdstuk VI: Bespreking van de resultaten In hoofdstuk zes worden de resultaten van de opmetingen besproken. In het eerste deel wordt de nauwkeurigheid van een deformatiemeting op basis van vlakken bepaald. Daarbij wordt de afstand tussen twee vlakken vergeleken met de verplaatsing opgemeten met de meetklokken. In het tweede deel wordt de verplaatsing opgemeten met de meetklokken vergeleken met de afstand tussen twee gemiddelde targets. 1 Deformatiemeting op basis van vlakken In dit eerste deel wordt de nauwkeurigheid van een deformatiemeting aan de hand van gegenereerde vlakken nagegaan. Eerst wordt de precisie van het gemiddeld vlak bekeken, vervolgens wordt de kans bepaald dat één vlak behoort tot dat gemiddeld vlak. Tot slot wordt de nauwkeurigheid van het verschoven vlak berekend. 1.1 Precisie van het gemiddeld vlak In Cyclone wordt van de 60 puntenwolken één patch gecreëerd, wat verder in dit werk het gemiddeld vlak wordt genoemd. Bij Object Info is de standaarddeviatie van het gemiddeld vlak terug te vinden. Dit geeft de kans weer dat één punt van de 60 puntenwolken tot het gemiddeld vlak behoort. In Tabel 3 tot en met Tabel 11: Precisie van het gemiddeld vlak op 25 m voor de fasescanner HDS6100 worden de waarden weergegeven van het gemiddeld vlak voor en na verplaatsen van de kubus. Eerst wordt de standaarddeviatie van het gemiddeld vlak bekeken uit de opmetingen met de pulsscanner C10, vervolgens die uit de opmetingen met de fasescanner HDS Pulsscanner C10 Tabel 3 bevat de waarden voor de standaarddeviatie van het gemiddeld vlak op 5 m in functie van de invalshoek voor de opmetingen met de pulsscanner C10. Deze waarde daalt naarmate de invalshoek groter wordt. Dit kan verklaard worden aan de hand van Figuur 44. Op de linkse figuur is de spreiding van het gemiddeld vlak weergegeven bij een invalshoek gelijk aan 0 graden en op de rechtse figuur bij een invalshoek gelijk aan 60 graden. De witte pijl toont de spreiding op de puntenwolk van 60 metingen in de richting van de scanner. Deze is voor beide gevallen even groot. Echter wordt bij een toename van de invalshoek de spreiding loodrecht op het gemiddeld vlak kleiner. Dit is ook te zien op Grafiek

64 Figuur 44: Spreiding op de puntenwolk (links: invalshoek = 0 graden; rechts: invalshoek = 60 graden) De maximale waarde, gelijk aan 1,5 mm, treedt op bij een invalshoek gelijk aan 10,7 graden. Deze waarde is kleiner dan de opgegeven waarde in de specificaties. De standaarddeviatie op een gemodelleerd vlak is namelijk 2 mm. Tabel 3: Precisie van het gemiddeld vlak op 5 m voor de pulsscanner C10 0 cm 1 cm Invalshoek (graden) Standaarddeviatie 10,7 1,5 18,6 1,5 32,3 1,3 46,8 1,0 61,4 0,8 76,3 0,4 10,6 1,5 18,6 1,5 32,2 1,3 46,7 0,9 De standaarddeviatie op het gemiddeld vlak van de metingen met de pulsscanner C10 op 15 m is opgenomen in Tabel 4. Deze waarden dalen ook naarmate de invalshoek groter wordt en zijn vergelijkbaar met de waarden op 5 m. Dit is ook duidelijk te zien op Grafiek 1. Tabel 4: Precisie van het gemiddeld vlak op 15 m voor de pulsscanner C10 0 cm 1 cm Invalshoek (graden) Standaarddeviatie 3,8 1,5 15,7 1,4 30,7 1,3 45,5 1,1 60,5 0,8 75,5 0,4 3,8 1,5 15,9 1,4 30,7 1,3 45,5 1,

65 Tabel 5 bevat de standaarddeviatie van het gemiddeld vlak op 25 m. Ook hier daalt de waarde van de standaarddeviatie bij een toename van de invalshoek. Deze zijn ook vergelijkbaar met de waarden op 5 m en 15 m. (zie Grafiek 1) Tabel 5: Precisie van het gemiddeld vlak op 25 m voor de pulsscanner C10 Invalshoek (graden) Standaarddeviatie 0 cm 1 cm 2,2 1,6 15,0 1,5 29,9 1,4 44,7 1,1 59,7 0,9 76,0 0,5 2,2 1,6 15,1 1,5 29,9 1,4 44,8 1,2 De waarden voor de standaarddeviatie van het gemiddeld vlak op 50 m zijn weergeven in Tabel 6 en dalen eveneens met een toename van de invalshoek. Echter liggen deze waarden hoger dan de waarden voor de vorige afstanden. Dit is ook af te leiden uit Grafiek 1. Toch voldoen deze standaarddeviaties nog altijd aan de specificaties opgegeven door de fabrikant. De standaarddeviatie op een gemodelleerd vlak is namelijk 2 mm. Tabel 6: Precisie van het gemiddeld vlak op 50 m voor de pulsscanner C10 Invalshoek (graden) Standaarddeviatie 0 cm 1 cm 1,7 1,7 13,8 1,7 28,5 1,6 43,4 1,4 58,5 1,1 73,5 0,8 1,7 1,7 13,8 1,9 28,6 1,6 43,5 1,4 Tabel 7: Precisie van het gemiddeld vlak op 75 m voor de pulsscanner C10 bevat de standaarddeviatie van het gemiddelde vlak voor de opmetingen op 75 m. Deze waarden dalen eveneens bij een stijging van de invalshoek. De maximale waarden zijn gelijk aan 2 mm en voldoen net aan de specificaties opgegeven door de fabrikant

66 Tabel 7: Precisie van het gemiddeld vlak op 75 m voor de pulsscanner C10 Invalshoek (graden) Standaarddeviatie 0 cm 1 cm 1,1 2,0 14,6 2,0 29,4 2,0 44,5 1,7 59,3 1,5 74,7 1,1 1,0 2,0 14,6 2,0 29,5 1,9 44,3 1,7 De standaarddeviatie van het gemiddeld vlak op 93 m voor de opmetingen met de pulsscanner is opgenomen in Tabel 8. Deze waarden dalen ook naarmate de invalshoek groter wordt. Van zodra de invalshoek groter wordt dan 45 graden daalt de waarde onder 2 mm, zie Grafiek 1. Tabel 8: Precisie van het gemiddeld vlak op 93 m voor de pulsscanner C10 Invalshoek (graden) Standaarddeviatie 0 cm 1 cm 1,6 2,5 13,4 2,5 28,4 2,4 43,3 2,1 58,4 1,7 73,7 1,3 1,7 2,6 13,4 2,5 28,4 2,4 43,4 2, Fasescanner HDS6100 In Tabel 9: Precisie van het gemiddeld vlak op 5 m voor de fasescanner HDS6100 is de standaarddeviatie van het gemiddeld vlak voor de opmetingen met de fasescanner HDS6100 op 5 m opgenomen. Net zoals bij de pulsscanner dalen deze waarden naarmate de invalshoek groter wordt. Echter liggen deze waarden veel lager dan op 5 m voor de opmetingen met de pulsscanner. Hierdoor ligt de curve van de fasescanner HDS6100 lager dan deze van de pulsscanner C10, zie Grafiek

67 Tabel 9: Precisie van het gemiddeld vlak op 5 m voor de fasescanner HDS6100 Invalshoek (graden) Standaarddeviatie 0 cm 1 cm 10,7 1,0 19,6 0,7 32,9 0,7 45,2 0,6 59,9 0,5 74,9 0,3 10,6 0,7 19,6 0,7 32,8 0,7 45,2 0,6 Tabel 10 bevat de standaarddeviatie van het gemiddeld vlak voor de opmetingen met de fasescanner op 15 m. Ook hier daalt de waarde naarmate de invalshoek stijgt. Voor deze afstand ligt de standaarddeviatie ook lager dan bij de pulsscanner. Hierdoor ligt de curve van de HDS6100 lager dan deze van de C10, zie Grafiek 1. Tabel 10: Precisie van het gemiddeld vlak op 15 m voor de fasescanner HDS6100 Invalshoek (graden) Standaarddeviatie 0 cm 1 cm 3,6 1,2 15,8 1,2 30,5 1,2 45,5 1,0 60,6 0,8 75,4 0,6 3,6 1,2 15,8 1,3 30,5 1,2 45,4 1,0 De waarden van de standaarddeviatie voor de opmetingen op 25 m met de fasescanner HDS6100 zijn opgenomen in Tabel 11: Precisie van het gemiddeld vlak op 25 m voor de fasescanner HDS6100 en liggen hoger dan de waarden voor de metingen met de pulsscanner C10. Tot en met een invalshoek gelijk aan 30 graden zijn deze waarden hoger dan 2 mm. Voor grotere invalshoeken daalt de waarden onder 2 mm (Grafiek 1)

68 Tabel 11: Precisie van het gemiddeld vlak op 25 m voor de fasescanner HDS6100 Invalshoek (graden) Standaarddeviatie 0 cm 1 cm 2,6 2,1 16,1 2,1 31,1 2,0 46,1 1,8 61,2 1,4 76,3 1,0 2,4 2,2 16,2 2,1 31,1 2,0 46,1 1, Conclusie Grafiek 1 toont het verloop van de standaarddeviatie van het gemiddeld vlak in functie van de invalshoek. Aan de meetwaarden voor elke opstelling wordt een trendlijn toegevoegd. Als type voor de trendlijnen wordt een polynoom van de derde graad genomen. Dit geeft de beste benadering weer voor de trend van de precisie van het gemiddeld vlak. Deze waarde daalt naarmate de invalshoek groter wordt. Dit is te verklaren aan de hand van Figuur 44: de spreiding van de puntenwolk loodrecht op het vlak daalt naarmate de invalshoek groter wordt. Voor de kleinste afstanden, 5 m en 15 m, is de precisie van de fasescanner HDS6100 beter dan van de pulsscanner C10. Voor grotere afstanden is de waarde van de precisie van de pulsscanner C10 beter. Voor de fasescanner C10 is deze waarde tot en met 25 m min of meer gelijk. Bij hogere afstanden, stijgt de waarde van de standaarddeviatie. Voor grote afstanden, 93 m in geval van de C10 en 25 m in geval van de HDS6100, wordt niet meer voldaan aan de specificaties en dit voor een invalshoek kleiner dan 60 graden en 45 graden, respectievelijk

69 3 Precisie van het gemiddeld vlak in functie van de invalshoek 2,5 Standaarddeviatie 2 1,5 1 0,5 93 m C10 75 m C10 50 m C10 25 m C10 25 m HDS m C10 15 m HDS m C10 5 m HDS Invalshoek (graden) Grafiek 1: Precisie van het gemiddeld vlak in functie van de invalshoek Het verloop van de precisie van het gemiddeld vlak in functie van de afstand tot de scanner is weergegeven op Grafiek 2. Naarmate de afstand tot de scanner toeneemt, stijgt de waarde van de precisie. Deze waarde stijgt sneller voor de HDS6100 dan voor de C10. 3 Precisie van het gemiddeld vlak in functie van de afstand Standaarddeviatie 2,5 2 1,5 1 0,5 0 graden C10 0 graden HDS graden C10 15 graden HDS graden C10 30 graden HDS graden C10 45 graden HDS graden C10 60 graden HDS graden C10 75 graden HDS Afstand tot de scanner (m) Grafiek 2: Precisie van het gemiddeld vlak in functie van de afstand tot de scanner

70 1.2 Precisie van een vlak ten opzichte van het gemiddeld vlak Voor elke afstand wordt de kans bepaald dat één enkele meting (één vlak) tot het gemiddelde van 60 metingen (het gemiddelde vlak) behoort. Hiervoor wordt de afstand bepaald tussen de 60 vlakken en het gemiddeld vlak, dit zowel voor als na de verplaatsing van 1 cm. Vervolgens wordt het gemiddelde, het minimum, het maximum en de standaarddeviatie bepaald van deze 120 afstanden Pulsscanner C10 In Tabel 12 zijn de gegevens opgenomen in verband met de opmetingen op 5 m met de pulsscanner C10. De gemiddelde waarde voor de afstand tussen een vlak en het gemiddeld vlak daalt naarmate de invalshoek groter wordt. Dit is te verklaren aan de hand van Figuur 44: de spreiding loodrecht op het gemiddeld vlak daalt bij een toename van de invalshoek. Hierdoor zal ook de afstand tussen een vlak en het gemiddeld vlak dalen bij een stijging van de invalshoek. Dit verloop is ook vast te stellen bij de maximale waarden en de standaarddeviaties. Op Grafiek 3 is dit verloop van de standaarddeviatie weergegeven. Tabel 12: Gegevens over de afstand tussen een vlak en het gemiddeld vlak op 5 m Invalshoek (graden) Gemiddelde Minimum Maximum Standaarddeviatie 10,6 0,1 0,0 0,4 0,1 18,6 0,1 0,0 0,4 0,1 32,2 0,1 0,0 0,4 0,1 46,7 0,1 0,0 0,2 0,1 61,4 0,1 0,0 0,2 0,1 76,3 0,0 0,0 0,1 0,0 De gegevens voor de opmetingen op 15 m in verband met de afstand tussen een vlak en het gemiddeld vlak zijn terug te vinden in Tabel 13: Gegevens over de afstand tussen een vlak en het gemiddeld vlak op 15 m. Net zoals de gemiddelde afstand op 5 m daalt de gemiddelde afstand bij een stijging van de invalshoek. Dit kan opnieuw verklaard worden aan de hand van Figuur 44: bij een toename van de invalshoek, daalt de spreiding loodrecht op het gemiddeld vlak. Ook het maximum en de standaarddeviatie dalen bij een stijging van de invalshoek. Het verloop van de standaarddeviatie is te zien op Grafiek 3. Deze waarden komen ook min of meer overeen met de waarden op 5 m. Dit in tegenstelling tot het resultaat bekomen uit de Kruskal Wallis test. Deze waarde is namelijk gelijk aan nul, zie Tabel

71 Tabel 13: Gegevens over de afstand tussen een vlak en het gemiddeld vlak op 15 m Invalshoek (graden) Gemiddelde Minimum Maximum Standaarddeviatie 3,8 0,2 0,0 0,7 0,1 15,8 0,1 0,0 0,5 0,1 30,7 0,1 0,0 0,3 0,1 45,5 0,1 0,0 0,4 0,1 60,5 0,1 0,0 0,3 0,1 75,5 0,0 0,0 0,2 0,0 De waarden voor de gemiddelde afstand tussen de 60 vlakken en het gemiddeld vlak voor de metingen met de pulsscanner C10 op 25 m zijn weergegeven in Tabel 14. Deze afstand ligt tussen 0,1 mm en 0,2 mm. Het minimum en het maximum bedragen respectievelijk 0,0 mm en 0,9 mm. De hoogste standaarddeviatie treedt op onder een invalshoek van 2,2 graden, de waarde hiervoor bedraagt 0,2 mm. Naarmate de invalshoek groter wordt, daalt de standaarddeviatie. Dit is ook te zien op Grafiek 3. Tabel 14: Gegevens over de afstand tussen een vlak en het gemiddeld vlak op 25 m Invalshoek (graden) Gemiddelde Minimum Maximum Standaarddeviatie 2,2 0,2 0,0 0,9 0,2 15,0 0,2 0,0 0,5 0,1 29,9 0,1 0,0 0,4 0,1 44,8 0,1 0,0 0,5 0,1 59,7 0,1 0,0 0,4 0,1 76,0 0,1 0,0 0,4 0,1 Tabel 15 bevat de waarden voor de afstanden in verband met de opmetingen op 50 m. De waarde voor de gemiddelde afstand is gelijk aan 0,2 mm. De standaarddeviatie ligt rond 0,1 à 0,2 mm. Deze waarde is vrij constant. Vanaf een invalshoek gelijk aan 60 graden is een lichte stijging waar te nemen. Dit is ook duidelijk te zien op Grafiek 3. Tabel 15: Gegevens over de afstand tussen een vlak en het gemiddeld vlak op 50 m Invalshoek (graden) Gemiddelde Minimum Maximum Standaarddeviatie 1,7 0,2 0,0 0,7 0,1 13,8 0,2 0,0 0,5 0,1 28,5 0,2 0,0 0,6 0,1 43,5 0,2 0,0 0,6 0,1 58,5 0,2 0,0 0,7 0,2 73,5 0,2 0,0 0,8 0,2 In Tabel 16 zijn de waarden opgenomen voor de gemiddelde afstand tussen de 60 vlakken en het gemiddeld vlak voor de afstand gelijk aan 75 m. De invloed van de afstand is hier duidelijk waar te nemen. De gemiddelde waarde ligt namelijk hoger dan de waarden op 25 m en 50 m, namelijk tussen 0,1 mm en 0,4 mm. De standaarddeviatie is vrij constant tot een invalshoek gelijk aan 30 graden. Bij

72 grotere invalshoeken stijgt de standaarddeviatie tot 0,3 mm. Bij een invalshoek gelijk aan 75 graden daalt deze waarde terug naar 0,2 mm. Dit verloop is ook waar te nemen op Grafiek 3. Tabel 16: Gegevens over de afstand tussen een vlak en het gemiddeld vlak op 75 m Invalshoek (graden) Gemiddelde Minimum Maximum Standaarddeviatie 1,1 0,1 0,0 0,5 0,1 14,6 0,2 0,0 0,7 0,2 29,5 0,2 0,0 0,6 0,1 44,4 0,3 0,0 0,8 0,2 59,3 0,3 0,0 1,4 0,3 74,7 0,4 0,0 1,1 0,2 De gemiddelden van de afstanden tussen de 60 vlakken en het gemiddeld vlak voor de opmetingen op 93 m met de pulsscanner C10 zijn opgenomen in Tabel 17. Deze waarden liggen tussen 0,2 mm en 0,4 mm. De standaarddeviatie ligt hoger dan de vorige gevallen en neemt sterker toe naarmate de invalshoek groter wordt, dit is ook duidelijk te zien op Grafiek 3. Tabel 17: Gegevens over de afstand tussen een vlak en het gemiddeld vlak op 93 m Invalshoek (graden) Gemiddelde Minimum Maximum Standaarddeviatie 1,7 0,2 0,0 0,7 0,2 13,4 0,2 0,0 0,8 0,1 28,4 0,3 0,0 0,8 0,2 43,4 0,3 0,0 1,6 0,3 58,4 0,3 0,0 1,1 0,2 73,7 0,4 0,0 1,4 0, Fasescanner HDS6100 Tabel 18 en Grafiek 3 bevatten de gegevens van de afstand tussen een vlak en het gemiddeld vlak voor de afstand tot de scanner gelijk aan 5 m opgemeten met de fasescanner HDS6100. De gemiddelde afstand is kleiner dan 0,05 mm en is de laagste waarde van alle metingen. Ook de standaarddeviatie heeft de kleinste waarde en is voor een invalshoek gelijk aan 10,7 graden gelijk aan 0,05 mm. Voor grotere invalshoeken wordt deze waarde 0,01 mm à 0,02 mm en is onafhankelijk van de invalshoek. Tabel 18: Gegevens over de afstand tussen een vlak en het gemiddeld vlak op 5 m Invalshoek (graden) Gemiddelde Minimum Maximum Standaarddeviatie 10,7 0,04 0,0 0,2 0,05 19,6 0,02 0,0 0,1 0,01 32,8 0,02 0,0 0,1 0,01 45,2 0,03 0,0 0,1 0,02 59,9 0,03 0,0 0,1 0,02 74,9 0,02 0,0 0,1 0,

73 De gegevens in verband met de afstand tussen een vlak en het gemiddeld vlak voor de opmetingen op 15 m met de fasescanner HDS6100, zijn weergegeven in Tabel 19. De waarden voor het gemiddelde liggen rond 0,1 mm. De standaarddeviatie heeft een licht stijgend verloop in functie van de invalshoek. Vanaf een invalshoek gelijk aan 60 graden komen deze waarden boven de waarden op 15 m van de pulsscanner te liggen. Dit is ook te zien op Grafiek 3. Tabel 19: Gegevens over de afstand tussen een vlak en het gemiddeld vlak op 15 m Invalshoek (graden) Gemiddelde Minimum Maximum Standaarddeviatie 3,8 0,09 0,0 0,2 0,06 15,8 0,08 0,0 0,2 0,06 30,7 0,09 0,0 0,3 0,06 45,5 0,10 0,0 0,4 0,07 60,5 0,09 0,0 0,4 0,09 75,5 0,10 0,0 0,3 0,08 In Tabel 20 zijn de waarden opgenomen van de afstand tussen een vlak en het gemiddeld vlak voor de opmetingen op 25 m. De gemiddelde afstand is vrij constant en varieert tussen 0,2 mm en 0,3 mm. De standaarddeviatie ligt rond 0,2 mm en stijgt licht bij een toename van de invalshoek, zie Grafiek 3. Tabel 20: Gegevens over de afstand tussen een vlak en het gemiddeld vlak op 75 m ctie van de invalshoek Invalshoek (graden) Gemiddelde Minimum Maximum Standaarddeviatie 2,5 0,3 0,0 0,9 0,2 16,2 0,2 0,0 0,8 0,2 31,1 0,2 0,0 0,9 0,2 46,1 0,2 0,0 0,9 0,2 61,2 0,3 0,0 0,7 0,2 76,3 0,3 0,0 1,0 0, Conclusie Grafiek 3 geeft het verloop weer van de standaarddeviatie op de afstand tussen een vlak en het gemiddeld vlak in functie van de invalshoek voor de verschillende opmetingen. Net zoals bij de precisie van het gemiddeld vlak, ligt de waarde van de precisie van de fasescanner HDS6100 voor de afstanden gelijk aan 5 m en 15 m lager dan van de pulsscanner C10. De fasescanner heeft dus voor kleine afstanden een betere precisie dan de pulsscanner. Of met andere woorden, de kans dat een vlak behoort tot het gemiddeld vlak is voor kleine afstanden groter voor de fasescanner dan voor de pulsscanner. De waarden van de precisie van de pulsscanner dalen bij een stijging van de invalshoek voor een afstand tot en met 25 m. Bij grotere afstanden stijgt de standaarddeviatie op de afstand tussen een vlak en het gemiddeld vlak bij een toename van de invalshoek

74 0,5 Precisie van een vlak t.o.v. het gemiddeld vlak in functie van de invalshoek Standaarddeviatie 0,4 0,3 0,2 0,1 93 m C10 75 m C10 50 m C10 25 m C10 25 m HDS m C10 15 m HDS m C10 5 m HDS Invalshoek (graden) Grafiek 3: Precisie van een vlak t.o.v. het gemiddeld vlak in functie van de invalshoek In Tabel 21 zijn de resultaten opgenomen van de Kruskal Wallis test. De grootste waarde treedt op voor de afstanden gelijk aan 50 m en 75 m in het geval van de C10. Tussen deze steekproeven is geen significant verschil waarneembaar. Op Grafiek 3 is echter te zien dat vanaf een invalshoek gelijk aan 45 graden, de curven van elkaar afwijken. 5 m - HDS6100 Tabel 21: Resultaten Kruskal Wallis test 15 m - C10 15 m - HDS m - C10 25 m - HDS m - C10 75 m - C10 93 m - C10 5 m - C10 0,000 0,000 0,058 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 5 m - HDS6100 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0, m - C10 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0, m - HDS6100 0,000 0,000 0,000 0,000 0, m - C10 0,000 0,000 0,000 0, m - HDS6100 0,008 0,058 0, m - C10 0,400 0, m - C10 0, m - C10 Het verloop van de precisie van een vlak ten opzichte van het gemiddeld vlak in functie van de afstand is weergegeven op Grafiek 4. Bij een toename van de afstand tot de scanner, stijgt de waarde van de precisie. Deze waarden stijgen sneller voor de fasescanner dan voor de pulsscanner

75 0,5 Precisie van een vlak t.o.v. het gemiddeld vlak in functie van de afstand Standaarddeviatie 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 graden C10 0 graden HDS graden C10 15 graden HDS graden C10 30 graden HDS graden C10 45 graden HDS graden C10 60 graden HDS graden C10 75 graden HDS Afstand tot de scanner (m) Grafiek 4: Precisie van een vlak t.o.v. het gemiddeld vlak in functie van de afstand Tabel 22 en Tabel 23: Resultaten Kruskal Wallis test (C10 & HDS6100, 5 m, 15 m en 25m) bevatten de resultaten van de Kruskal Wallis test van de C10 en de HDS6100 voor de afstanden 5 m, 15 m en 25 m. Tussen de grafieken van de HDS6100 zijn geen significante verschillen op te merken. Dit is ook duidelijk te zien op Grafiek 4. Tabel 22: Resultaten Kruskal Wallis test (C10 & HDS6100, 5 m, 15 m en 25 m) 0 - HDS C HDS C HDS C HDS C10 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0, HDS6100 0,013 0,322 0,000 0,050 0,828 0, C10 0,000 0,158 0,000 0,005 0, HDS6100 0,000 0,280 0,098 0, C10 0,000 0,000 0, HDS6100 0,014 0, C10 0, HDS

76 Tabel 23: Resultaten Kruskal Wallis test (C10 & HDS6100, 5 m, 15 m en 25m) 60 - C HDS C HDS C10 0,000 0,000 0,000 0, HDS6100 0,107 0,734 0,004 0, C10 0,000 0,061 0,000 0, HDS6100 0,867 0,253 0,097 0, C10 0,000 0,004 0,000 0, HDS6100 0,525 0,053 0,537 0, C10 0,007 0,821 0,000 0, HDS6100 0,071 0,989 0,001 0, C10 0,251 0,039 0, HDS6100 0,012 0, C10 0, HDS6100 De resultaten van de Kruskal Wallis test van de opmetingen met de C10 waarbij alle afstanden in rekening worden gebracht zijn weergegeven in Tabel 24: Resultaten Kruskal Wallis test (C10, alle afstanden). De grootste waarde treedt op voor de invalshoek gelijk aan 60 graden en 75 graden. Tussen deze curven is geen opmerkelijk verschil waar te nemen. Tabel 24: Resultaten Kruskal Wallis test (C10, alle afstanden) 15 - C C C C C C10 0,021 0,606 0,082 0,014 0, C10 0,068 0,553 0,562 0, C10 0,146 0,017 0, C10 0,296 0, C10 0, C Nauwkeurigheid van het verschoven vlak Om de nauwkeurigheid van een verschoven vlak te bepalen wordt eerst de afstand tussen twee vlakken opgemeten voor en na verplaatsen van de kubus. Hiervoor wordt de afstand bepaald van het zwaartepunt van het gemiddeld vlak voor verplaatsen en de 60 vlakken na verplaatsen van de kubus. Vervolgens wordt de afstand gemeten met de meetklokken, van deze waarden afgetrokken. Tot slot wordt het gemiddelde, de standaarddeviatie en de onder- en bovengrens van het 68 % interval bepaald van deze verschillen. Deze onder- en bovengrens worden bepaald door het gemiddelde met één maal

77 de standaarddeviatie te verminderen, respectievelijk te vermeerderen. Bij een normale verdeling wijkt de mogelijke waarde 68 % ten hoogste één keer de standaarddeviatie af van de verwachtingswaarde. Het gemiddelde zegt iets meer over de juistheid van de meting. Hoe dichter deze waarde bij nul ligt, hoe juister de meting. De standaarddeviatie duidt op de precisie van de meting. Een hoge waarde van de standaarddeviatie wijst op een grote spreiding van de meetwaarden rond het gemiddelde. Een nauwkeurige meting komt overeen met een lage waarde voor de juistheid en een lage waarde voor de precisie Pulsscanner C10 In Tabel 25: Verschil tussen de afstand van het verschoven vlak en de afstand gemeten met de meetklokken op 5 m zijn de waarden opgenomen van de opmetingen op 5 m met de pulsscanner C10. Tot een invalshoek gelijk aan 32,2 graden wordt een goede juistheid bekomen op deze afstand. De waarde voor het gemiddelde van het verschil bedraagt namelijk 0,1 mm. Bij een invalshoek gelijk aan 46,7 graden wordt deze waarde gelijk aan -0,8 mm. Dit verloop is duidelijk waar te nemen op Grafiek 6 en Grafiek 7. De standaarddeviatie heeft een vrij constante waarde gelijk aan 0,1 mm. Bij een invalshoek gelijk aan 46,7 graden daalt deze waarde onder 0,1 mm, zie Grafiek 5. Dit is ook te zien op Grafiek 7 waarbij de afstand tussen de lijnen van de onder- en bovengrens kleiner wordt bij een invalshoek gelijk aan 46,7 graden. Tabel 25: Verschil tussen de afstand van het verschoven vlak en de afstand gemeten met de meetklokken op 5 m Invalshoek (graden) Gemiddelde Standaarddeviatie Ondergrens Bovengrens 10,6 0,1 0,1 0,0 0,2 18,6 0,1 0,1-0,1 0,2 32,2 0,0 0,1-0,2 0,1 46,7-0,8 0,1-0,8-0,7 De waarden van de opmetingen op 15 m met de fasescanner C10 zijn weergegeven in Tabel 26. Voor de invalshoeken gelijk aan 15,9 graden en 30,7 graden treedt een grote negatieve waarde op voor de juistheid. De standaarddeviatie horende bij die invalshoeken is echter te vergelijken met andere waarden, zie Grafiek 5. De grote afwijkingen op het gemiddelde van het verschil kan verklaard worden door een foutieve, te grote waarde afgelezen op de meetklokken. Hierdoor wordt het verschil te groot en negatief. Deze afwijkingen worden ook waargenomen bij de nauwkeurigheid van de verschoven target (zie Grafiek 21). Bij een stijging van de invalshoek, daalt de standaarddeviatie. Met andere woorden, de spreiding op het verschil van de afstand tussen de verschoven vlakken en de afstand gemeten met de meetklokken daalt naarmate de invalshoek groter wordt. Dit wordt ook vastgesteld bij de precisie van de verschoven target (zie Grafiek 21)

78 Tabel 26: Verschil tussen de afstand van het verschoven vlak en de afstand gemeten met de meetklokken op 15 m Invalshoek (graden) Gemiddelde Standaarddeviatie Ondergrens Bovengrens 3,8 0,1 0,2-0,1 0,3 15,9-1,3 0,2-1,5-1,2 30,7-2,5 0,1-2,6-2,3 45,5 0,1 0,1 0,0 0,3 Tabel 27: Verschil tussen de afstand van het verschoven vlak en de afstand gemeten met de meetklokken op 25 m bevat de waarden in verband met de opmetingen op 25 m met de pulsscanner C10. Het gemiddelde van het verschil is maximaal 0,4 mm. Voor de kleinste invalshoeken (2,2 graden en 15,1 graden) is dit verschil positief. Dit wijst op een grotere afstand tussen de verschoven vlakken gemeten in Cyclone dan de afstand gemeten met de meetklokken. Een negatief verschil treedt op bij de invalshoeken gelijk aan 29,9 graden en 44,8 graden. Bij deze invalshoeken is de afstand tussen de verschoven vlakken kleiner dan de waarde opgemeten met de meetklokken. Ook hier daalt de standaarddeviatie op het verschil bij een stijging van de invalshoek, zie ook Grafiek 5. Dit kan verklaard worden door de daling van de standaarddeviatie op het gemiddeld vlak zoals beschreven in 1.1. Deze daling van de standaarddeviatie is ook af te leiden uit het convergerend gedrag van de lijnen van de onder- en bovengrens van het 68 % interval naar het gemiddelde, zie Grafiek 7. Tabel 27: Verschil tussen de afstand van het verschoven vlak en de afstand gemeten met de meetklokken op 25 m Invalshoek (graden) Gemiddelde Standaarddeviatie Ondergrens Bovengrens 2,2 0,4 0,4 0,0 0,8 15,1 0,0 0,2-0,2 0,2 29,9-0,2 0,2-0,4-0,1 44,8-0,4 0,1-0,5-0,2 De waarden in verband met het verschil tussen de afstand van het verschoven vlak en de afstand gemeten met de meetklokken staan weergegeven in Tabel 28, voor een afstand gelijk aan 50 m. De gemiddelde waarde ligt tussen -0,1 mm en 0,4 mm en varieert naarmate de invalshoek toeneemt, zie Grafiek 6 en Grafiek 7. De standaarddeviatie daalt van 0,25 mm naar 0,16 mm bij een stijging van de invalshoek tot 30 graden. Voor een invalshoek gelijk aan 43,5 graden wordt deze waarde 0,27 mm. Dit is ook te zien op Grafiek 5. De lijnen van de onder- en bovengrens van het 68 % interval op Grafiek 7 convergeren naar het gemiddelde tot een invalshoek gelijk aan 30 graden. Vervolgens divergeren deze lijnen bij een invalshoek gelijk aan 45 graden

79 Tabel 28: Verschil tussen de afstand van het verschoven vlak en de afstand gemeten met de meetklokken op 50 m Invalshoek (graden) Gemiddelde Standaarddeviatie Ondergrens Bovengrens 1,7 0,2 0,3-0,1 0,4 13,8 0,4 0,2 0,2 0,6 28,6-0,1 0,2-0,3 0,1 43,5 0,4 0,3 0,1 0,6 In Tabel 29 zijn de waarden van de opmetingen op 75 m opgenomen. De gemiddelde waarde stijgt naarmate de invalshoek groter wordt, zie Grafiek 6 en Grafiek 7. De standaarddeviatie heeft ook een stijgend verloop (Grafiek 5). Dit is ook te zien op Grafiek 7 waarbij de afstand tussen de onder- en bovengrens toeneemt naarmate de invalshoek stijgt. Tabel 29: Verschil tussen de afstand van het verschoven vlak en de afstand gemeten met de meetklokken op 75 m Invalshoek (graden) Gemiddelde Standaarddeviatie Ondergrens Bovengrens 1,0 0,0 0,2-0,2 0,2 14,6 0,4 0,2 0,2 0,6 29,5 0,3 0,2 0,1 0,6 44,3 0,5 0,3 0,2 0,8 Tabel 30 bevat de waarden van de opmetingen op 93 m. De waarde van het gemiddeld verschil ligt rond 0 mm. Enkel voor een invalshoek gelijk aan 28,4 graden is dit gemiddelde gelijk aan -0,6 mm, zie ook Grafiek 6. De standaarddeviatie heeft een stijgend verloop (Grafiek 5). Dit stijgend verloop is ook vast te stellen op Grafiek 7: de lijnen van de onder- en bovengrens divergeren ten opzichte van het gemiddelde bij een stijging van de invalshoek. Tabel 30: Verschil tussen de afstand van het verschoven vlak en de afstand gemeten met de meetklokken op 93 m Invalshoek (graden) Gemiddelde Standaarddeviatie Ondergrens Bovengrens 1,7-0,1 0,3-0,3 0,2 13,4-0,1 0,2-0,3 0,1 28,4-0,6 0,3-1,0-0,3 43,4 0,2 0,3-0,1 0, Fasescanner HDS6100 In Tabel 31 zijn de waarden van het verschil tussen de afstand van het verschoven vlak en de afstand gemeten met de meetklokken opgenomen voor de opmetingen met de fasescanner op een afstand gelijk aan 5 m. De gemiddelde waarde ligt rond 1 mm voor de invalshoeken kleiner dan en gelijk aan 30 graden. Deze waarden liggen hoger dan alle andere waarden. Dit is duidelijk te zien op Grafiek 6. Voor een invalshoek gelijk aan 45,2 graden daalt deze waarde naar -0,2 mm

80 De standaarddeviatie van deze metingen is wel het laagst, zie Grafiek 5. De waarden liggen tussen 0 mm en 0,1 mm en worden ook bekomen bij de precisie van de verschoven target, zie Hoofdstuk VI: Tabel 31: Verschil tussen de afstand van het verschoven vlak en de afstand gemeten met de meetklokken op 5 m Invalshoek (graden) Gemiddelde Standaarddeviatie Ondergrens Bovengrens 10,6 1,2 0,1 1,1 1,2 19,6 1,0 0,0 1,0 1,0 32,8 1,0 0,0 1,0 1,0 45,2-0,2 0,1-0,3-0,2 De gegevens van de opmetingen op 15 m met de fasescanner zijn weergegeven in Tabel 32. De gemiddelde waarde voor het verschil ligt voor de eerste twee invalshoeken rond 1 mm. Voor de grootste twee invalshoeken wordt deze waarde ongeveer 0 mm, zie Grafiek 6. De standaarddeviatie ligt rond 0,1 mm en verloopt vrij constant, zie Grafiek 5. Dit is ook te zien aan het evenwijdig verloop van de lijnen van de onder- en bovengrens van het 68 % interval op Grafiek 7. Tabel 32: Verschil tussen de afstand van het verschoven vlak en de afstand gemeten met de meetklokken op 15 m Invalshoek (graden) Gemiddelde Standaarddeviatie Ondergrens Bovengrens 3,6 0,8 0,1 0,7 0,9 15,8 1,0 0,1 0,9 1,1 30,5-0,1 0,1-0,2 0,0 45,4-0,2 0,1-0,3-0,1 Tabel 33 bevat de waarden van de opmetingen met de fasescanner HDS6100 op 25 m. Het gemiddelde van het verschil tussen de afstand tussen het verschoven vlak en de afstand gemeten met de meetklokken varieert tussen 0 mm en -2 mm. Deze waarde schommelt in functie van de invalshoek, zie Grafiek 6. De standaarddeviatie ligt rond 0,3 mm en daalt licht naarmate de invalshoek stijgt. Dit is ook waar te nemen op Grafiek 5. Tabel 33: Verschil tussen de afstand van het verschoven vlak en de afstand gemeten met de meetklokken op 25 m Invalshoek (graden) Gemiddelde Standaarddeviatie Ondergrens Bovengrens 2,4-0,6 0,3-1,0-0,3 16,2-2,0 0,3-2,3-1,7 31,1 0,0 0,2-0,2 0,3 46,1-1,1 0,3-1,4-0,

81 1.3.3 Conclusie In dit deel wordt de nauwkeurigheid van het verschoven vlak nagegaan. Hierbij wordt het verschil bepaald tussen de afstand van het verschoven vlak en de afstand gemeten met de meetklokken. Het verloop van de precisie van dit verschil in functie van de invalshoek wordt weergegeven op Grafiek 5. De waarden voor de precisie liggen onder 0,4 mm en zijn lager dan de waarde opgegeven in de specificaties, namelijk 2 mm. De precisie van de HDS6100 is voor de afstanden gelijk aan 5 m en 15 m lager dan van de C10. Voor kleine afstanden wordt dus een betere precisie bekomen met de fasescanner dan met de pulsscanner. De waarde van de gemiddelde juistheid voor deze afstanden met de fasescanner ligt echter hoger dan met de pulsscanner, zie Grafiek 6. Voor afstanden groter dan 25 m wordt een betere precisie verkregen met de pulsscanner C10. De precisie van de pulsscanner daalt bij een stijging van de invalshoek voor afstanden tot en met 25 m. Voor grotere afstanden stijgt de waarde voor de precisie bij toename van de invalshoek, zie Grafiek 5. De gemiddelde juistheid van de pulsscanner is vrij constant in functie van de invalshoek, deze waarde ligt tussen -0,5 mm en 0,5 mm. Enkel voor de invalshoek gelijk aan 15 graden en 30 graden op een afstand gelijk aan 15 m treden afwijkende waarden op. Deze zijn te verklaren door een te hoge waarde afgelezen op de meetklokken

82 Standaarddeviatie 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Precisie van het verschoven vlak in functie van de invalshoek Invalshoek (graden) Grafiek 5: Precisie van het verschoven vlak in functie van de invalshoek Gemiddelde juistheid 2,5 1,5 0,5-0,5-1,5-2,5 Juistheid van het verschoven vlak in functie van de invalshoek -3, Invalshoek (graden) Grafiek 6: Juistheid van het verschoven vlak in functie van de invalshoek Gemiddelde juistheid 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0-0,5-1 -1,5-2 -2,5-3 -3,5 Nauwkeurigheid van het verschoven vlak in functie van de invalshoek 93 m C10 75 m C10 50 m C10 25 m C10 25 m HDS m C10 15 m HDS m C10 5 m HDS Invalshoek (graden) Grafiek 7: Nauwkeurigheid van het verschoven vlak in functie van de invalshoek (dikke lijn: weergave van gemiddelde juistheid; dunne lijn: onder- en bovengrens van één keer de standaarddeviatie op juistheid) Tabel 34 bevat de resultaten van de Kruskal Wallis test. De grootste overeenkomst is terug te vinden voor de opmetingen met de C10 op 5 m, 25 m en 93 m. Voor deze afstanden is de waarde uit de Kruskal Wallis test het grootst

83 5 m - HDS6100 Tabel 34: Resultaten Kruskal Wallis test 15 m - C10 15 m - HDS m - C10 25 m - HDS m - C10 75 m - C10 93 m C10 5 m - C10 0,000 0,000 0,000 0,659 0,000 0,000 0,000 0,775 5 m - HDS6100 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0, m - C10 0,000 0,000 0,265 0,000 0,000 0, m - HDS6100 0,000 0,000 0,007 0,490 0, m - C10 0,000 0,000 0,000 0, m - HDS6100 0,000 0,000 0, m - C10 0,000 0, m - C10 0, m - C10 Op Grafiek 8 is het verloop van de precisie van het verschoven vlak in functie van de afstand tot de scanner weergegeven. De waarde van de precisie stijgt bij een toename van de afstand tot de scanner. Dit is ook te zien op Grafiek 10 waarbij de afstand tussen onder- en bovengrens van het 68 % interval groter wordt naarmate de afstand tot de scanner toeneemt. De gemiddelde juistheid van het verschoven vlak in functie van de afstand is te zien op Grafiek 9. Tot een afstand van 25 m treedt een grote spreiding op in deze waarden. Vanaf 25 m ligt de waarde van de gemiddelde juistheid tussen 0,5 mm en -0,5 mm. Voor de afstand gelijk aan 93 m treedt opnieuw een grotere spreiding op

84 Standaarddeviatie 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Precisie van het verschoven vlak in functie van de afstand tot de scanner Afstand tot de scanner (m) Grafiek 8: Precisie van het verschoven vlak in functie van de afstand tot de scanner Gemiddelde juistheid 2,5 1,5 0,5-0,5-1,5-2,5 Juistheid van het verschoven vlak in functie van de afstand tot de scanner -3, Afstand tot de scanner (m) Grafiek 9: Juistheid van het verschoven vlak in functie van de afstand tot de scanner Gemiddelde juistheid 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0-0,5-1 -1,5-2 -2,5-3 -3,5 Grafiek 10: Nauwkeurigheid van het verschoven vlak in functie van de afstand tot de scanner (dikke lijn: weergave van gemiddelde juistheid; dunne lijn: onder- en bovengrens van één keer de standaarddeviatie op juistheid) De resultaten van de Kruskal Wallis test zijn opgenomen in Tabel 35 en Tabel 36. De tweede grootste waarde treedt op voor de data 30 graden HDS6100 en 0 graden C10. Tussen deze gegevens is er dus een grote overeenkomst, dit is echter niet waar te nemen op Grafiek 10. Tussen 45 graden C10 en 15 graden C10 is wel een grote overeenkomst vast te stellen. Hiervoor is het resultaat van de test gelijk aan 0,917. Nauwkeurigheid van het verschoven vlak in functie van de afstand tot de scanner Afstand tot de scanner (m) 0 graden C10 0 graden HDS graden C10 15 graden HDS graden C10 30 graden HDS graden C10 45 graden HDS

85 Tabel 35: Resultaten Kruskal Wallis test (C10 & HDS6100, 5 m, 15 m en 25m) 0 - HDS C HDS C HDS C HDS C10 0,000 0,000 0,000 0,000 0,962 0,000 0, HDS6100 0,000 0,001 0,000 0,000 0,000 0, C10 0,000 0,000 0,000 0,917 0, HDS6100 0,000 0,049 0,000 0, C10 0,000 0,049 0, HDS6100 0,000 0, C10 0, HDS6100 Tabel 36: Resultaten Kruskal Wallis test (C10, alle afstanden) 15 - C C C C10 0,000 0,000 0, C10 0,000 0, C10 0, C Besluit In dit eerste deel wordt de nauwkeurigheid bepaald met betrekking tot het genereren van vlakken volgens de QDM, voor het opmeten van deformaties. Eerst wordt de precisie van het gemiddeld vlak bepaald. Dit is de spreiding van de puntenwolk loodrecht op het gemiddeld vlak. Deze waarde daalt naarmate de invalshoek groter wordt. Voor afstanden kleiner dan 25 m wordt een betere precisie bekomen met de fasescanner HDS6100. Met de pulsscanner wordt tot en met een afstand gelijk aan 25 m eenzelfde precisie bekomen. Bij grotere afstanden stijgt de standaarddeviatie op het gemiddeld vlak. Vervolgens wordt de precisie van een vlak ten opzichte van het gemiddeld vlak bepaald. Dit komt overeen met de kans dat één vlak behoort tot het gemiddeld vlak. Voor de afstand tot de scanner gelijk aan 5 m en 15 m wordt een betere precisie verkregen met de fasescanner HDS6100 dan met de pulsscanner C10. Voor een afstand gelijk aan 25 m wordt een betere precisie bekomen met de pulsscanner. De standaarddeviatie van beide scanners daalt bij een toename van de invalshoek voor afstanden kleiner of gelijk aan 15 m. Voor een afstand gelijk aan 25 m opgemeten met de pulsscanner geldt dit ook. Voor grotere afstanden stijgt de standaarddeviatie naarmate de invalshoek toeneemt

86 Tot slot wordt de nauwkeurigheid van het verschoven vlak bepaald. Met de fasescanner wordt voor kleine afstanden (5 m en 15 m) een betere precisie bekomen dan met de pulsscanner. De gemiddelde juistheid van de metingen met de pulsscanner is echter beter dan met de fasescanner. Dit wil zeggen dat een juistere verplaatsing wordt opgemeten met de pulsscanner, deze metingen hebben echter een grotere spreiding. Deze spreiding neemt ook toe voor grote afstanden, naarmate de invalshoek groter wordt

87 2 Deformatiemeting op basis van targets Aangezien targets met een hogere resolutie en met een hogere graad van nauwkeurigheid worden ingemeten, wordt ook de nauwkeurigheid van een deformatiemeting aan de hand van het inmeten van targets onderzocht. In dit deel wordt eerst de precisie bepaald van een target wanneer deze tien keer wordt ingemeten. Vervolgens wordt nagegaan hoeveel een vlak afwijkt van een target. Tot slot wordt de nauwkeurigheid van een verschoven target bepaald. 2.1 Precisie van de targets De precisie van de targets wordt bij benadering bepaald uit de standaarddeviatie op de coördinaten van de targets in de x-, y- en z-richting door gebruik te maken van onderstaande formule: De precisie van de targets wordt voor elke opstelling bepaald op beide positie, zowel voor als na de verplaatsing. Beide waarden worden weergegeven op Grafiek 11 en Grafiek 12. Aan de meetwaarden voor elke opstelling wordt een trendlijn toegevoegd. Als type voor de trendlijnen wordt een polynoom van de derde graad genomen. Dit geeft de beste benadering weer voor de trend van de precisie van de targets. Deze waarden worden uitgerekend door middel van SPSS. Aangezien het geen nut heeft van al deze werkbladen tussen de tekst te zetten is er geopteerd om een voorbeeld van de uitkomsten in de bijlagen te steken. Deze zijn terug te vinden in Bijlage E: tot en met Bijlage H: Pulsscanner C10 Tabel 37 toont de waarden voor de precisie van de targets op 5 m in functie van de invalshoek. Naarmate de invalshoek stijgt, stijgt ook de waarde van de precisie van de targets. Bij een stijging van de invalshoek gelijk aan ongeveer 35 graden, treedt een verdubbeling op van de waarde voor de precisie van de targets, namelijk van 0,2 mm naar 0,4 mm. De waarden voldoen aan de specificaties van het toestel, de standaarddeviatie op het inwinnen van richtmerken is namelijk gelijk aan 2 mm. Doordat de kubus ongeveer 1 m lager staat dan de laserscanner, worden voor de invalshoeken gelijk aan 0 graden en 15 graden, afwijkende waarden verkregen, respectievelijk 10,7 graden en 18,6 graden

88 Tabel 37: Precisie van de targets op 5 m voor de pulsscanner C10 0 cm 1 cm Invalshoek (graden) Precisie van de targets 10,7 0,2 18,6 0,2 32,3 0,3 46,8 0,4 10,6 0,3 18,6 0,2 32,2 0,3 46,7 0,5 Tabel 38 geeft de waarden weer van de precisie van de targets op 15 m. De waarden vertonen een vrij constant verloop, namelijk rond 0,2 mm en 0,3 mm. Dit vrij constante verloop is ook te zien op Grafiek 11. Tabel 38: Precisie van de targets op 15 m voor de pulsscanner C10 0 cm 1 cm Invalsoek (graden) Precisie van de targets 3,8 0,3 15,7 0,3 30,7 0,3 45,5 0,3 3,8 0,3 15,9 0,3 30,7 0,2 45,5 0,2 De waarden voor de afstand van 25 m zijn weergegeven in Tabel 39. Voor een invalshoek kleiner of gelijk aan 30 graden, blijft de precisie van de targets vrij constant (namelijk 0,4 mm). Voor een invalshoek gelijk aan 45 graden, wordt de precisie van de targets 0,5 mm tot 0,6 mm. Dit stijgend verloop is ook waar te nemen op Grafiek 11. Deze waarden liggen hoger dan bij de vorige afstanden, toch voldoen deze nog altijd aan de opgegeven standaarddeviatie in de specificaties, namelijk 2 mm. Tabel 39: Precisie van de targets op 25 m voor de pulsscanner C10 0 cm 1 cm Invalshoek (graden) Precisie van de targets 2,2 0,4 15,0 0,3 29,9 0,4 44,7 0,5 2,2 0,4 15,1 0,3 29,9 0,4 44,8 0,

89 De waarden van de precisie van de targets op 50 m zijn opgenomen in Tabel 40. Voor elke invalshoek ligt deze waarde hoger dan de waarde op 25 m. Naarmate de invalshoek groter wordt, stijgt de precisie van de targets. Wanneer de laserstraal zo goed als loodrecht invalt op het vlak, dus met een invalshoek gelijk aan 1,7 graden, wordt een precisie van de targets van 0,7 mm verkregen. Wanneer de laserstraal onder een hoek van 43,5 graden invalt, wordt de waarde van de precisie van de targets gelijk aan 1,6 mm. Ook deze waarden voldoen nog steeds aan de specificaties van het toestel. Tabel 40: Precisie van de targets op 50 m voor de pulsscanner C10 0 cm 1 cm Invalshoek (graden) Precisie van de targets 1,7 0,7 13,8 1,2 28,5 1,2 43,4 1,0 1,7 0,6 13,8 0,8 28,6 1,4 43,5 1,6 In Tabel 41 zijn de waarden opgenomen voor de afstand van 75 m. De precisie van de targets stijgt opnieuw wanneer de invalshoek groter wordt. Zo is de precisie gelijk aan 1,4 mm en 1,5 mm voor respectievelijk 0,95 graden en 1,03 graden. Voor een invalshoek gelijk aan 44,46 graden en 44,33 graden is de precisie van de targets respectievelijk 1,6 mm en 1,8 mm. De maximale waarde (2,0 mm) treedt op bij een invalshoek gelijk aan 29,52 graden. Deze waarde komt overeen met de specificaties van het toestel. Tabel 41: Precisie van de targets op 75 m voor de pulsscanner C10 0 cm 1 cm Invalshoek (graden) Precisie van de targets 1,0 1,4 14,6 1,5 29,4 1,6 44,5 1,6 1,0 1,5 14,6 1,8 29,5 2,0 44,3 1,8 Tabel 42 toont de waarden van de precisie van de targets op 93 m. Voor een invalshoek gelijk aan of kleiner dan 30 graden wordt een precisie bekomen rond 2 mm. Van zodra de invalshoek groter wordt, stijgt de precisie naar 4,1 mm. Deze waarden voldoen niet meer aan de specificaties van het toestel. Deze sterke stijging is ook duidelijk waar te nemen op Grafiek

90 Tabel 42: Precisie van de targets op 93 m voor de pulsscanner C10 0 cm 1 cm Invalshoek (graden) Precisie van de targets 1,6 2,4 13,4 1,6 28,4 2,2 43,3 3,5 1,7 1,8 13,4 2,4 28,4 2,4 43,4 4, Fasescanner HDS6100 De waarden van de precisie van de targets op 5 m voor de fasescanner zijn weergegeven in Tabel 43. De waarden voor de beginpositie, op 0 cm, tonen een stijgend verloop naarmate de invalshoek groter wordt, namelijk van 0,3 mm naar 0,7 mm. De waarden na verplaatsen vertonen een meer wisselend verloop in functie van de invalshoek. De standaarddeviatie op het inwinnen van de richtmerken voor de fasescanner HDS6100 is, net zoals de pulsscanner C10, gelijk aan 2 mm. De waarden van de precisie van de targets op 5 m voldoen aan deze opgegeven waarde, maar zijn hoger dan die bekomen voor de targets op 5 m met de pulsscanner C10, zie Grafiek 11. Tabel 43: Precisie van de targets op 5 m voor de fasescanner HDS cm 1 cm Invalshoek (graden) Precisie van de targets 10,7 0,3 19,6 0,5 32,9 0,5 45,2 0,7 10,6 0,3 19,6 0,6 32,8 0,2 45,2 0,4 Tabel 44 toont de precisie van de targets op 15 m. Hierbij treedt opnieuw een grote spreiding op tussen de verschillende waarden in functie van de invalshoek. Voor een invalshoek gelijk aan 3,6 graden en 30,5 graden, voldoen de waarden aan de specificaties. Bij 15,8 graden en 45,5 graden treden waarden op die niet meer voldoen aan de specificaties van het toestel. Voor een invalshoek gelijk aan 3,6 graden en 30,5 graden ligt de waarde voor de precisie van de targets rond 1 mm. Voor een invalshoek gelijk aan 15,8 graden is de precisie van de targets gelijk aan 2,1 mm en 0,3 mm en voor een invalshoek gelijk aan 45,5 graden, wordt de precisie van de targets 2,6 mm en 1,1 mm

91 Tabel 44: Precisie van de targets op 15 m voor de fasescanner HDS cm 1 cm Invalshoek (graden) Precisie van de targets 3,6 1,2 15,8 2,1 30,5 0,7 45,5 2,6 3,6 0,8 15,8 0,3 30,5 1,3 45,4 1,1 In Tabel 45 zijn de waarden voor de precisie van de targets op 25 m weergegeven. Een groot deel van deze waarden ligt boven de waarde opgegeven in de specificaties. Hieruit kunnen we besluiten dat vanaf een afstand van 25 m, de precisie van de targets ingemeten met een fasescanner niet meer voldoet aan de specificaties. De maximale waarden worden bekomen bij een invalshoek gelijk aan 46,1 graden en 31,1 graden, namelijk 6,7 mm en 5,5 mm, respectievelijk. Tabel 45: Precisie van de targets op 25 m voor de fasescanner HDS cm 1 cm Invalshoek (graden) Precisie van de targets 2,6 2,2 16,1 4,9 31,1 0,6 46,1 6,7 2,4 2,4 16,2 3,8 31,1 5,5 46,1 0, Conclusie Op Grafiek 11 is het verloop van de precisie van de targets in functie van de invalshoek weergegeven voor de C10 en de HDS6100. Voor de pulsscanner C10 heeft de invalshoek maar een kleine invloed op de precisie van de targets tot een afstand gelijk aan 75 m. Deze waarden voldoen aan de opgegeven waarde in de specificaties. Voor een afstand gelijk aan 93 m blijft de waarde ongeveer gelijk aan 2 mm tot een invalshoek van 30 graden. Bij een grotere invalshoek stijgt de waarde naar 3,5 mm. De waarden voor de fasescanner HDS6100 vertonen een grote spreiding. Voor de afstand tot de scanner gelijk aan 5 m en 15 m heeft de invalshoek een kleine invloed op de precisie van de targets. Deze waarden voldoen min of meer aan de specificaties. Enkel wanneer de invalshoek gelijk is aan 45 graden treedt op 15 m een waarde op die groter is dan de opgegeven waarde in de specificaties

92 De invalshoek heeft een meer uitgesproken invloed op de precisie van de targets op 25 m. Naarmate de invalshoek groter wordt, stijgt de precisie van de targets. Deze waarden liggen allemaal boven 2 mm, die opgegeven is in de specificaties. 7 Precisie van de targets in functie van de invalshoek 6 Precisie van de targets m C10 75 m C10 50 m C10 25 m C10 25 m HDS m C10 15 m HDS m C10 5 m HDS Invalshoek (graden) Grafiek 11: Precisie van de targets in functie van de invalshoek voor de pulsscanner C10 en fasescanner HDS6100 Het verloop van de precisie van de targets in functie van de afstand tot de scanner is weergeven op Grafiek 12. Naarmate de afstand tot de scanner groter wordt, neemt de waarde van de precisie van de targets toe. De waarden voor de C10 blijven tot een afstand gelijk aan 75 m onder 2 mm. Voor grotere afstanden stijgt de waarde boven 2 mm. Bij de HDS6100 wordt de waarde van 2 mm al bereikt bij een afstand gelijk aan 15 m. Hieruit wordt besloten dat aan de specificaties voldaan wordt onder een afstand gelijk aan 75 m in het geval van de C10 en onder een afstand gelijk aan 15 m voor de HDS

93 7 Precisie van de targets in functie van de afstand tot de scanner 6 Precisie van de targets graden C10 45 graden HDS graden C10 30 graden HDS graden C10 15 graden HDS graden C10 0 graden HDS Afstand tot de scanner (m) Grafiek 12: Precisie van de targets in functie van de afstand tot de scanner voor de pulsscanner C10 en de fasescanner HDS Nauwkeurigheid van een vlak ten opzichte van de gemiddelde target In dit tweede deel wordt per positie nagegaan hoeveel een vlak afwijkt van de gemiddelde target. Eerst wordt de gemiddelde target bepaald als het gemiddelde van de opgemeten targets. Vervolgens wordt per positie de afstand bepaald tussen de gemiddelde target en de 60 vlakken, voor de pulsscanner en de 40 vlakken, voor de fasescanner. Als afstand wordt de kortste afstand beschouwd, namelijk loodrecht op de vlakken. Tot slot wordt de gemiddelde afstand van beide posities bepaald en de daarbij horende standaarddeviatie. In Tabel 46 tot en met Tabel 54 worden het gemiddelde, de standaarddeviatie en de onder- en bovengrens van het 68 % interval voor beide posities weergegeven. Deze onder- en bovengrens worden bepaald door het gemiddelde met eenmaal de standaarddeviatie te verminderen, respectievelijk te vermeerderen. Bij een normale verdeling wijkt de mogelijke waarde 68 % ten hoogste één keer de standaarddeviatie af van de verwachtingswaarde Pulsscanner C10 De gegevens van de meetwaarden op een afstand van 5 m zijn weergegeven in Tabel 46. Bij een toename van de invalshoek, daalt de gemiddelde afstand tussen de gemiddelde target en de vlakken. Dit kan verklaard worden aan de hand van Figuur 44: naarmate de invalshoek groter wordt, wordt de spreiding op de puntenwolk loodrecht op de vlakken kleiner. Hierdoor wordt de afstand van de gemiddelde target tot de 60 vlakken kleiner naarmate de invalshoek groter wordt. Dit is ook te zien op

94 Grafiek 14 en Grafiek 15. De donker blauwe curve stelt de meetwaarden voor op 5 m en heeft een dalend verloop. De standaarddeviatie is vrij constant in functie van de invalshoek. Dit is te zien op Grafiek 13 waarbij de donker blauwe curve een vrij horizontaal verloop heeft. Hierdoor is de spreiding op de meetwaarden vrij constant, dit is ook af te leiden uit Grafiek 15. De curven van de onder- en bovengrens van het 68 % interval lopen vrij evenwijdig aan de lijn van het gemiddelde. Invalshoek (graden) Tabel 46: Afstand tussen de gemiddelde target en alle vlakken op 5 m Gemiddelde Standaarddeviatie Ondergrens Bovengrens 10,6 1,0 0,2 0,8 1,2 18,6 1,0 0,1 0,9 1,2 32,2 0,9 0,1 0,8 1,1 46,7 0,4 0,1 0,2 0,5 Tabel 47 bevat de meetwaarden voor de afstand gelijk aan 15 m. Ook hier daalt de gemiddelde afstand bij een stijging van de invalshoek. Op Grafiek 14 en Grafiek 15 is duidelijk het dalend verloop van de gemiddelde afstand tussen de gemiddelde target en alle vlakken waar te nemen. De standaarddeviatie heeft een dalend verloop vanaf een invalshoek gelijk aan 15,8 graden, namelijk van 0,4 mm naar 0,1 mm. Enkel voor een invalshoek gelijk aan 3,8 graden is de standaarddeviatie gelijk aan 0,2 mm. Dit verloop van de standaarddeviatie is ook waar te nemen op Grafiek 15 waarbij de lijnen van de onder- en bovengrens vanaf een invalshoek gelijk aan 15,8 graden convergeren naar het gemiddelde bij een stijging van de invalshoek. Invalshoek (graden) Tabel 47: Afstand tussen de gemiddelde target en alle vlakken op 15 m Gemiddelde Standaarddeviatie Ondergrens Bovengrens 3,8 1,4 0,2 1,2 1,6 15,8 1,2 0,4 0,8 1,5 30,7 0,6 0,3 0,4 0,9 45,5 0,4 0,1 0,2 0,5 De waarden voor de opmetingen op 25 m zijn opgenomen in Tabel 48. Het gemiddelde van de afstanden is het grootst (0,7 mm) voor de opmetingen met een invalshoek gelijk aan 15 graden. Bij verdere toename van de invalshoek daalt de waarde van de gemiddelde afstand. Dit is ook te zien op Grafiek 14 en Grafiek 15. Onder een invalshoek gelijk aan 2,2 graden is de standaarddeviatie het grootst, namelijk 0,4 mm. Vervolgens daalt de waarde voor de standaarddeviatie naarmate de invalshoek groter wordt. Het convergerend verloop van de lijnen van de onder- en bovengrens op Grafiek 15 bevestigt dit

95 Invalshoek (graden) Tabel 48: Afstand tussen de gemiddelde target en alle vlakken op 25 m Gemiddelde Standaarddeviatie Ondergrens Bovengrens 2,2 0,4 0,4 0,0 0,8 15,0 0,7 0,2 0,5 0,9 29,9 0,6 0,3 0,3 0,9 44,8 0,5 0,2 0,4 0,7 De waarden voor de opmetingen op 50 m zijn weergeven in Tabel 49. De gemiddelde afstand is vrij constant, namelijk 0,9 mm. Op Grafiek 14 en Grafiek 15 is dit duidelijk te zien door het vrij horizontaal verloop van de lichtgroene curve. Op Grafiek 13 is te zien dat de standaarddeviatie vrij constant is, enkel voor een invalshoek gelijk aan 13,8 graden wijkt de waarde af: 0,4 mm ten opzicht van 0,2 mm tot 0,3 mm. Invalshoek Tabel 49: Afstand tussen de gemiddelde target en alle vlakken op 50 m Gemiddelde Standaarddeviatie Ondergrens Bovengrens 1,7 0,9 0,2 0,7 1,2 13,8 0,9 0,4 0,5 1,3 28,5 0,8 0,3 0,5 1,0 43,5 0,9 0,3 0,6 1,1 In Tabel 50 zijn de waarden opgenomen voor de opmetingen op een afstand van 75 m. De grootste gemiddelde afstand treedt op onder een invalshoek gelijk aan 1,1 graden. Vervolgens daalt de gemiddelde afstand naarmate de invalshoek groter wordt. Het dalend verloop van de oranje curve op Grafiek 14 en Grafiek 15 bevestigt dit. Op Grafiek 13 is te zien dat de waarde van de precisie stijgt naarmate de invalshoek stijgt. Dit is ook af te leiden uit Grafiek 15 waarbij de lijnen voor de onder- en bovengrens van het 68 % interval divergeren ten opzichte van het gemiddelde. De grootste standaarddeviatie gelijk aan 0,4 mm komt overeen met een invalshoek van 44,4 graden. Invalshoek Tabel 50: Afstand tussen de gemiddelde target en alle vlakken op 75 m Gemiddelde Standaarddeviatie Ondergrens Bovengrens 1,1 2,0 0,2 1,8 2,2 14,6 1,9 0,3 1,6 2,1 29,5 1,6 0,2 1,4 1,9 44,4 1,1 0,4 0,7 1,4 Tabel 51bevat de waarden opgemeten op de afstand van 93 m. De gemiddelde afstand daalt naarmate de invalshoek stijgt. De dalende rode curve op Grafiek 14 en Grafiek 15 geeft dit weer. De standaarddeviatie is onafhankelijk van de invalshoek en is in het algemeen gelijk aan 0,3 mm, zie Grafiek

96 Invalshoek (graden) Tabel 51: Afstand tussen de gemiddelde target en alle vlakken op 93 m Gemiddelde Standaarddeviatie Ondergrens Bovengrens 1,7 2,0 0,3 1,7 2,4 13,4 1,6 0,2 1,4 1,9 28,4 0,5 0,3 0,2 0,8 43,4 0,3 0,3 0,0 0, Fasescanner HDS6100 De gegevens betreffende de afstand tussen de gemiddelde target en alle vlakken opgemeten op 5 m met de fasescanner zijn weergeven in Tabel 52. Naarmate de invalshoek stijgt, neemt de waarde van de gemiddelde afstand af. Op Grafiek 13 is te zien dat de waarde voor de precisie voor deze afstand het laagst is. De precisie ligt tussen 0 mm en 0,1 mm. Op Grafiek 15 is dit ook af te leiden uit de kleine afstand tussen de curven van de onder- en bovengrens en de curve van het gemiddelde. Invalshoek (graden) Tabel 52: Afstand tussen de gemiddelde target en alle vlakken op 5 m Gemiddelde Standaarddeviatie Ondergrens Bovengrens 10,7 0,9 0,1 0,8 1,0 19,6 0,8 0,0 0,8 0,8 32,8 0,6 0,0 0,5 0,6 45,2 0,2 0,0 0,2 0,3 Tabel 53 toont de gegevens van de opmetingen op 15 m. De waarden van de gemiddelde afstand liggen rond 0,1 mm en 0,2 mm. Deze waarden zijn het laagst voor alle metingen. Dit is ook te zien op Grafiek 14 waarbij de curve van 15 m van de HDS6100 helemaal onderaan ligt. De standaarddeviatie is gelijk aan 0,1 mm en verloopt vrij constant. Dit constant verloop is goed waar te nemen op Grafiek 13 waarbij de curve vrij horizontaal is. Ook de afstand tussen de lijnen van de onder- en bovengrens van het 68 % interval en de lijn van het gemiddelde is min of meer constant, zie Grafiek 15. Invalshoek (graden) Tabel 53: Afstand tussen de gemiddelde target en alle vlakken op 15 m Gemiddelde Standaarddeviatie Ondergrens Bovengrens 3,6 0,2 0,1 0,1 0,3 15,8 0,1 0,1 0,0 0,1 30,5 0,1 0,1 0,0 0,2 45,5 0,2 0,1 0,1 0,3 In Tabel 54 zijn de gegevens opgenomen in verband met de metingen op 25 m met de fasescanner. De waarden voor de gemiddelde afstand lopen vrij constant en liggen ongeveer 0,2 mm hoger dan de waarden op 15 m. Dit is te zien op Grafiek 14 en Grafiek 15 waarbij de donkergroene curve voor de HDS6100 een horizontaal verloop heeft

97 De standaarddeviatie ligt hoger dan de standaarddeviatie op 5 m en 15 m. De hogere ligging van de donkergroene curve op Grafiek 13 bevestigt dit. Dit is ook af te leiden uit de grotere afstand tussen de onder- en bovengrens van het 68 % interval en het gemiddelde op Grafiek 15. Invalshoek (graden) Tabel 54: Afstand tussen de gemiddelde target en alle vlakken op 25 m Gemiddelde Standaarddeviatie Ondergrens Bovengrens 2,5 0,4 0,3 0,1 0,7 16,2 0,3 0,2 0,1 0,5 31,1 0,4 0,2 0,1 0,6 46,1 0,3 0,2 0,1 0, Conclusie Het verloop van de standaarddeviatie in functie van de invalshoek voor alle afstanden opgemeten met de pulsscanner en de fasescanner is weergegeven op Grafiek 13. De precisie is het laagst voor de afstanden gelijk aan 5 m en 15 m voor de opmetingen met de fasescanner. Dit is ook te zien aan de kleine afstand tussen de lijnen van onder- en bovengrens op Grafiek 15. Algemeen gezien ligt de waarde voor de precisie tussen 0,15 mm en 0,45 mm. Deze waarden liggen lager dan de opgegeven waarde door de fabrikant, namelijk 2 mm. Grafiek 14 toont het verloop van de gemiddelde juistheid van een vlak ten opzichte van de gemiddelde target. Naarmate de invalshoek groter wordt, daalt de waarde van de juistheid. Dit is te verklaren door de daling van de spreiding op de puntenwolk loodrecht op de vlakken naarmate de invalshoek groter wordt. Hierdoor wordt de afstand van de gemiddelde target naar elk vlak ook kleiner. De hoogste waarde voor de juistheid wordt verkregen op een afstand gelijk aan 75 m en 93 m wanneer de laserstraal vrij loodrecht invalt op het voorvlak van de kubus. Deze waarde ligt in de buurt van 2 mm. De overige waarden liggen tussen 0 mm en 1 mm. De juistheid van de fasescanner is voor alle afstanden (5 m, 15 m en 25 m) beter dan van de pulsscanner. Het verloop van de nauwkeurigheid van de afstand tussen de gemiddelde target en alle vlakken is weergegeven op Grafiek 15. Wanneer de verschillende scanners vergeleken worden, heeft de fasescanner HDS6100 een betere nauwkeurigheid, zowel een betere precisie als een betere juistheid, op de afstand tussen de gemiddelde target en een vlak. De invalshoek heeft maar een beperkte invloed op de metingen met de fasescanner. De invalshoek heeft een grotere invloed op de juistheid van de afstanden gemeten met de C10. Naarmate de invalshoek stijgt, daalt de waarde van de juistheid

98 Standaarddeviatie 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Precisie van een vlak t.o.v. de gemiddelde target in functie van de invalshoek Invalshoek (graden) Grafiek 13: Precisie van een vlak t.o.v. de gemiddelde target in functie van de invalshoek Gemiddelde juistheid 2,5 2 1,5 1 0,5 Juistheid van een vlak t.o.v. de gemiddelde target in functie van de invalshoek Invalshoek (graden) Grafiek 14: Juistheid van een vlak t.o.v. de gemiddelde target in functie van de invalshoek 2,5 Nauwkeurigheid van een vlak t.o.v. de gemiddelde target in functie van de invalshoek Gemiddelde juistheid 2 1,5 1 0,5 93 m C10 75 m C10 50 m C10 25 m C10 25 m HDS m C10 15 m HDS m C10 5 m HDS Invalshoek (graden) Grafiek 15: Nauwkeurigheid van een vlak t.o.v. de gemiddelde target in functie van de invalshoek (dikke lijn: weergave van gemiddelde juistheid; dunne lijn: onder- en bovengrens van één keer de standaarddeviatie op juistheid) In Tabel 55 zijn de resultaten opgenomen van de Kruskal Wallis test. Voor een afstand gelijk aan 5 m en 15 m voor de C10 treedt een waarde op die groter is dan 0,05. Op Grafiek 15 is ook te zien dat deze curven niet significant van elkaar verschillen

99 5 m - HDS6100 Tabel 55: Resultaten Kruskal Wallis test 15 m - C10 15 m - HDS m - C10 25 m - HDS m - C10 75 m - C10 93 m - C10 5 m - C10 0,000 0,109 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 5 m - HDS6100 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0, m - C10 0,000 0,000 0,000 0,013 0,000 0, m - HDS6100 0,000 0,000 0,000 0,000 0, m - C10 0,000 0,000 0,000 0, m - HDS6100 0,000 0,000 0, m - C10 0,000 0, m - C10 0, m - C10 Op Grafiek 16 is het verloop van de standaarddeviatie op de afstand tussen een vlak en de gemiddelde target weergegeven in functie van de afstand tot de scanner. De waarden van de HDS6100 stijgen sterk naarmate de afstand tot de scanner toeneemt. Voor de pulsscanner liggen de waarden op 5 m en 15 m hoger dan de fasescanner en stijgen minder sterk dan de fasescanner bij een toename van de afstand tot de scanner. Het verloop van de gemiddelde juistheid in functie van de afstand tot de scanner is te zien op Grafiek 17. De waarde van de gemiddelde juistheid stijgt bij een toename van de afstand tot de scanner. Wanneer de afstand gelijk is aan 5 m, 15 m, 75 m en 93 m, treedt een grotere spreiding op van de gemiddelde juistheid bij verschillende invalshoeken. Op de afstanden 25 m en 50 m is de waarde van de gemiddelde juistheid minder afhankelijk van de invalshoek

100 Standaarddeviatie 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Precisie van een vlak t.o.v. de gemiddelde target in functie van de afstand tot de scanner Afstand tot de scanner (m) Grafiek 16: Precisie van een vlak t.o.v. de gemiddelde target in functie van de afstand tot de scanner Gemiddelde juistheid 2,5 2 1,5 1 0,5 Juistheid van een vlak t.o.v. de gemiddelde target in functie van de afstand tot de scanner Afstand tot de scanner (m) Grafiek 17: Juistheid van een vlak t.o.v. de gemiddelde target in functie van de afstand tot de scanner 2,5 Nauwkeurigheid van een vlak t.o.v. de gemiddelde target in functie van de afstand tot de scanner Gemiddelde juistheid 2 1,5 1 0,5 0 graden C10 0 graden HDS graden C10 15 graden HDS graden C10 30 graden HDS graden C10 45 graden HDS Afstand tot de scanner (m) Grafiek 18: Nauwkeurigheid van een vlak t.o.v. de gemiddelde target in functie van de afstand tot de scanner (dikke lijn: weergave van gemiddelde juistheid; dunne lijn: onder- en bovengrens van één keer de standaarddeviatie op juistheid) De resultaten van de Kruskal Wallis test zijn weergegeven in Tabel 56 en Tabel 57. Voor de data van 15 graden HDS6100 en van 30 graden HDS6100 is de waarde het grootst. Tussen deze curven is geen opmerkelijk verschil waar te nemen. Ook tussen de curven 0 graden C10 en 15 graden C10 zijn geen significante verschillen te zien (zie Grafiek 18)

101 Tabel 56: Resultaten Kruskal Wallis test (C10 & HDS6100, 5 m, 15 m en 25m) 0 - HDS C HDS C HDS C HDS C10 0,000 0,235 0,000 0,000 0,000 0,000 0, HDS6100 0,000 0,000 0,000 0,000 0,007 0, C10 0,000 0,000 0,000 0,000 0, HDS6100 0,000 0,270 0,025 0, C10 0,000 0,000 0, HDS6100 0,001 0, C10 0, HDS6100 Tabel 57: Resultaten Kruskal Wallis test (C10, alle afstanden) 15 - C C C C10 0,011 0,000 0, C10 0,000 0, C10 0, C Nauwkeurigheid van de verschoven target Om de verplaatsing van een betonconstructie te kunnen simuleren wordt de kubus over 1 cm verplaatst. Op beide posities, dus voor en na verplaatsen, wordt de target 10 keer ingemeten. Voor elke positie wordt een gemiddelde target bepaald. Om de verplaatsing te bepalen wordt de afstand bepaald tussen beide gemiddelde targets. Vervolgens wordt de afstand gemeten met de meetklokken, afgetrokken van de afstand tussen de twee targets om de nauwkeurigheid van de metingen met de laserscanner te bepalen. Dit verschil zegt iets over de juistheid van de meting en moet gelijk zijn aan nul. De standaarddeviatie op dit verschil geeft de precisie weer van de metingen. Eerst worden de resultaten besproken van de opmetingen met de pulsscanner en vervolgens die van de fasescanner. Tot slot wordt een vergelijking gemaakt van beide scanners Pulsscanner C10 Het verschil tussen de afstand tussen de twee gemiddelde targets en de afstand gemeten met de meetklokken voor een afstand gelijk aan 5 m is weergeven in Tabel 58. De gemiddelde waarde voor het verschil ligt voor een invalshoek kleiner dan 45 graden rond 0 mm. Voor een invalshoek gelijk aan 46,7 graden wordt dit verschil -1 mm. Dit is ook te zien op Grafiek 20 en Grafiek

102 De standaarddeviatie toont een stijgend verloop tot een invalshoek van 32,2 graden. Vervolgens daalt deze waarde naar 0,3 mm. Op Grafiek 19 is dit verloop van de precisie duidelijk te zien. Tabel 58: Verschil tussen de afstand tussen de twee gemiddelde targets en de afstand gemeten met de meetklokken op 5 m Invalshoek (graden) Gemiddelde Standaarddeviatie Ondergrens Bovengrens 10,6 0,2 0,1 0,1 0,3 18,6 0,2 0,2-0,1 0,4 32,2 0,0 0,4-0,4 0,4 46,7-1,0 0,3-1,3-0,7 Tabel 59 bevat de gegevens van het verschil tussen de afstand tussen de twee gemiddelde targets en de afstand gemeten met de meetklokken van de opmetingen met de pulsscanner op 15 m. Dit verschil is voor een invalshoek gelijk aan 3,8 graden en 45,5 graden gelijk aan 0,1 mm. Een opmerkelijke waarde doet zich voor bij een invalshoek gelijk aan 15,9 graden en 30,7 graden. Het verschil is respectievelijk -2 mm en -2,9 mm. Dit is ook duidelijk te zien op de grafiek van de juistheid, namelijk Grafiek 20. Aangezien de standaarddeviatie voor de eerste twee invalshoeken gelijk is aan 0,4 mm en voor de laatste twee invalshoeken gelijk is aan 0,2 mm, is de oorzaak van dit grote verschil niet te zoeken bij de precisie van deze meting. De oorzaak van dit grote verschil kan te wijten zijn aan het foutief aflezen van de meetklokken of het foutief noteren van de waarde van de meetklokken. Tabel 59: Verschil tussen de afstand tussen de twee gemiddelde targets en de afstand gemeten met de meetklokken op 15 m Invalshoek (graden) Gemiddelde Standaarddeviatie Ondergrens Bovengrens 3,8 0,1 0,4-0,3 0,5 15,9-2,0 0,4-2,4-1,6 30,7-2,9 0,2-3,2-2,7 45,5 0,1 0,2-0,1 0,2 De gegevens van het verschil tussen de afstand tussen de twee gemiddelde targets en de afstand gemeten met de meetklokken, voor de afstand gelijk aan 25 m, zijn terug te vinden in Tabel 60. De waarde voor het gemiddelde van het verschil ligt rond 0,2 mm. Voor een invalshoek gelijk aan 44,8 graden wordt dit verschil 0,4 mm. Deze kleine stijging is ook waar te nemen op Grafiek 20 en Grafiek 21. De standaarddeviatie ligt rond 0,3 mm. Voor een invalshoek gelijk aan 29,9 graden wordt deze waarde 0,5 mm. Deze grotere waarde leidt tot een grotere afstand tussen de onder- en bovengrens ten opzichte van het gemiddelde bij deze invalshoek, zie Grafiek

103 Tabel 60: Verschil tussen de afstand tussen de twee gemiddelde targets en de afstand gemeten met de meetklokken op 25 m Invalshoek (graden) Gemiddelde Standaarddeviatie Ondergrens Bovengrens 2,2 0,2 0,3-0,1 0,5 15,1 0,2 0,3-0,1 0,5 29,9-0,2 0,5-0,6 0,3 44,8 0,4 0,3 0,1 0,6 In Tabel 61 zijn de waarden voor de opmetingen op 50 m opgenomen. Het gemiddelde van het verschil ligt rond 0,2 mm. De waarde voor de invalshoek van 13,8 graden is echter gelijk aan 1,2 mm. Dit grote verschil is te wijten aan een verplaatsing van de kubus weg van de laserscanner tijdens het scannen. De waarde op de meetklokken werd afgelezen voor deze verplaatsing. De targets werden opgemeten na de verplaatsing. Hierdoor is de afstand tussen de targets veel groter dan de afstand gemeten met de meetklokken. Dit verklaart het grote verschil tussen beide afstanden. De standaarddeviatie stijgt tot 0,5 mm tot en met een invalshoek gelijk aan 28,6 graden. Vervolgens daalt deze waarde terug naar 0,4 mm. Dit is ook te zien op Grafiek 19. Dit verloop van de precisie is ook waar te nemen op Grafiek 21. Daarbij wordt de afstand tussen de onder- en bovengrens en het gemiddelde groter tot een invalshoek gelijk aan 28,6 graden. Nadien blijft deze afstand vrij constant. Tabel 61: Verschil tussen de afstand tussen de twee gemiddelde targets en de afstand gemeten met de meetklokken op 50 m Invalshoek (graden) Gemiddelde Standaarddeviatie Ondergrens Bovengrens 1,7 0,1 0,2-0,1 0,2 13,8 1,2 0,4 0,8 1,6 28,6 0,2 0,5-0,3 0,7 43,5 0,2 0,4-0,2 0,6 Tabel 62 bevat de waarden voor het verschil van de afstand tussen de twee gemiddelde targets en de afstand opgemeten met de meetklokken op 75 m. De gemiddelde waarde voor dit verschil is vrij constant in functie van de invalshoek, namelijk 0,3 mm. Dit is ook te zien op Grafiek 20 en Grafiek 21, waarbij de curve een horizontaal verloop heeft. Op Grafiek 19 is wel te zien dat de waarde van de precisie stijgt naarmate de invalshoek groter wordt. Dit is ook af te leiden uit Tabel 62. De standaarddeviatie stijgt van 0,3 mm naar 0,7 mm. Hierdoor wordt de afstand tussen de onder- en bovengrens en de gemiddelde waarde groter naarmate de invalshoek groter wordt, zie Grafiek

104 Tabel 62: Verschil tussen de afstand tussen de twee gemiddelde targets en de afstand gemeten met de meetklokken op 75 m Invalshoek (graden) Gemiddelde Standaarddeviatie Ondergrens Bovengrens 1,0 0,2 0,3-0,1 0,5 14,6 0,3 0,3 0,0 0,6 29,5 0,4 0,6-0,1 1,0 44,3 0,3 0,7-0,4 1,0 De waarden voor de opmetingen op 93 m zijn opgenomen in Tabel 63. Het gemiddelde verschil is negatief bij een invalshoek van 1,7 graden. Dit wijst op een grotere afstand opgemeten met de meetklokken dan de afstand tussen de targets. Bij een invalshoek gelijk aan 43,4 graden is dit verschil positief. Dit duidt op een grotere afstand tussen de targets. Voor de invalshoeken gelijk aan 13,4 graden en 28,4 graden is het gemiddelde 0,2 mm en -0,1 mm, respectievelijk. Naarmate de invalshoek groter wordt, stijgt de standaarddeviatie. Dit is duidelijk waar te nemen op Grafiek 19. Op Grafiek 21 komt dit neer op een divergerend gedrag van de lijnen van de onder- en bovengrens van het 68 % interval. Tabel 63: Verschil tussen de afstand tussen de twee gemiddelde targets en de afstand gemeten met de meetklokken op 93 m Invalshoek (graden) Gemiddelde Standaarddeviatie Ondergrens Bovengrens 1,7-0,3 0,3-0,6 0,1 13,4 0,2 0,5-0,3 0,7 28,4-0,1 0,6-0,7 0,5 43,4 0,4 0,9-0,4 1, Fasescanner HDS6100 De gegevens van de opmetingen met de HDS6100 op een afstand gelijk aan 5 m zijn opgenomen in Tabel 64. De gemiddelde waarde voor het verschil is voor een invalshoek tot en met 32,8 graden gelijk aan -1 mm. Voor een invalshoek gelijk aan 45,2 graden is deze waarde 0,2 mm. Op Grafiek 20 is dit duidelijk waar te nemen. De standaarddeviatie op dit verschil is vrij constant en komt overeen met 0 mm tot 0,1 mm. Deze kleine waarde is duidelijk te zien aan de kleine afstand tussen de lijnen van de onder- en bovengrens en de lijn van het gemiddelde op Grafiek

105 Tabel 64: Verschil tussen de afstand tussen de twee gemiddelde targets en de afstand gemeten met de meetklokken op 5 m Invalshoek (graden) Gemiddelde Standaarddeviatie Ondergrens Bovengrens 10,6-1,0 0,1-1,1-1,0 19,6-1,0 0,0-1,0-0,9 32,8-1,0 0,0-1,0-0,9 45,2 0,2 0,1 0,1 0,3 Tabel 65 bevat de waarden voor de opmetingen op 15 m met de fasescanner HDS6100. Het gemiddelde van het verschil is negatief voor de invalshoeken gelijk aan 3,6 graden en 15,6 graden. Dit wijst erop dat de afstand tussen de twee gemiddelde targets kleiner is dan de afstand opgemeten met de meetklokken. Voor de grotere invalshoeken, 30,5 graden en 45,4 graden wordt dit verschil positief. Dit wijst erop dat de afstand tussen de targets groter is dan de afstand opgemeten met de meetklokken. Dit verloop van het gemiddelde van het verschil is ook duidelijk te zien op Grafiek 20 en Grafiek 21. De standaarddeviatie is vrij constant, namelijk 0,2 mm. Op Grafiek 19 is dit waar te nemen aan het horizontaal verloop van de lichtblauwe curve van de HDS6100. Door deze constante waarde van de standaarddeviatie is het interval van het 68 % interval voor elke hoek even groot. Het evenwijdig verloop van de lijnen van de onder- en bovengrens van dit interval op Grafiek 21, bevestigen dit. Tabel 65: Verschil tussen de afstand tussen de twee gemiddelde targets en de afstand gemeten met de meetklokken op 15 m Invalshoek (graden) Gemiddelde Standaarddeviatie Ondergrens Bovengrens 3,6-0,7 0,2-0,9-0,5 15,8-0,9 0,2-1,1-0,7 30,5 0,2 0,3-0,1 0,4 45,4 0,6 0,2 0,4 0,7 De gegevens van de opmetingen op 25 m zijn opgenomen in Tabel 66. Net zoals het gemiddelde van het verschil op 15 m is ook hier dit gemiddelde negatief voor de eerste twee invalshoeken. Dit gemiddelde is ongeveer -0,9 mm. Voor de andere invalshoeken, 31,1 graden en 46,1 graden wordt dit verschil positief en is gelijk aan 0,9 mm. Op Grafiek 20 en Grafiek 21 is dit verloop van het gemiddelde waar te nemen. De standaarddeviatie op 25 m ligt net zoals de andere afstanden onder 1 mm. Enkel bij een invalshoek gelijk aan 46,1 graden wordt deze waarde 1,9 mm. Dit is opmerkelijk groter dan de andere waarden. Op Grafiek 19 is deze grote waarde duidelijk te zien. Ook de afstand tussen de curven van de onder- en bovengrens op Grafiek 21 neemt sterk toe bij deze invalshoek

106 Tabel 66: Verschil tussen de afstand tussen de twee gemiddelde targets en de afstand gemeten met de meetklokken op 25 m Invalshoek (graden) Gemiddelde Standaarddeviatie Ondergrens Bovengrens 2,4-0,9 0,9-1,8 0,0 16,2-0,8 0,5-1,3-0,3 31,1 0,9 0,8 0,1 1,6 46,1 0,9 1,9-0,9 2, Conclusie Het verloop van de precisie van het verschil van de afstand tussen de twee gemiddelde targets en de afstand opgemeten met de meetklokken is weergegeven op Grafiek 19. De precisie van de metingen met de fasescanner ligt lager dan deze met de pulsscanner voor de afstanden gelijk aan 5 m en 15 m. Voor de afstand gelijk aan 25 m ligt de precisie van de opmetingen met de fasescanner hoger dan deze met de pulsscanner. Dit is ook waar te nemen op Grafiek 21. Voor de afstanden gelijk aan 5 m en 15 m is het 68 % interval het kleinst voor de fasescanner. Voor de afstand gelijk aan 25 m is dit interval kleiner voor de pulsscanner. Algemeen gezien ligt de waarde voor de precisie onder 0,5 mm. Enkel voor de afstand gelijk aan 25 m bij de fasescanner HDS6100 is deze waarde groter en stijgt ze zelfs tot 2 mm voor een invalshoek gelijk aan 45 graden. Voor de afstanden gelijk aan 75 m en 93 m bij een invalshoek gelijk aan 30 graden en 45 graden ligt deze waarde ook hoger dan 0,5 mm. De waarde van de precisie voor deze afstanden stijgt naarmate de invalshoek groter wordt, dit in tegenstelling tot de andere afstanden voor de opmetingen met de pulsscanner C10. Het verloop van de gemiddelde juistheid van de verschoven target is weergegeven op Grafiek 20. De waarden liggen tussen -1,5 mm en 1,5 mm. Enkel voor de afstand gelijk aan 15 m voor de opmetingen met de pulsscanner bij een invalshoek gelijk aan 15 graden en 30 graden wijken de waarden sterk af. Voor de kleinste afstanden, 5 m en 15 m is de precisie van de fasescanner beter dan van de pulsscanner. Voor een afstand vanaf 25 m heeft de pulsscanner een betere precisie dan de fasescanner. Verder heeft de pulsscanner een betere juistheid dan de fasescanner

107 Standaarddeviatie 2 1,5 1 0,5 Precisie van de verschoven target in functie van de invalshoek Invalshoek (graden) Grafiek 19: Precisie van de verschoven target in functie van de invalshoek Gemiddelde juistheid 2,5 1,5 0,5-0,5-1,5-2,5 Juistheid van de verschoven target in funtie van de invalshoek -3, Invalshoek (graden) Grafiek 20: Juistheid van de verschoven target in functie van de invalshoek Nauwkeurigheid van de verschoven target in functie van de invalshoek 2,5 Gemiddelde juistheid 1,5 0,5-0,5-1,5-2,5 93 m C10 75 m C10 50 m C10 25 m C10 25 m HDS m C10 15 m HDS m C10 5 m HDS6100-3, Invalshoek (graden) Grafiek 21: Nauwkeurigheid van de verschoven target in functie van de invalshoek (dikke lijn: weergave van gemiddelde juistheid; dunne lijn: onder- en bovengrens van één keer de standaarddeviatie op juistheid) Tabel 67 bevat de resultaten van de Kruskal Wallis test. Hierbij is te zien dat verschillende curven geen opmerkelijke verschillen vertonen. Dit is ook af te leiden uit Grafiek 21 waarbij de meeste curven elkaar overlappen. De grootste waarden treden op voor 5 m C10 en 15 m HDS6100 en voor 15 m HDS6100 en 25 m HDS

108 5 m - HDS6100 Tabel 67: Resultaten Kruskal Wallis test 15 m - C10 15 m - HDS m - C10 25 m - HDS m - C10 75 m - C10 93 m - C10 5 m - C10 0,001 0,002 0,870 0,027 0,501 0,001 0,001 0,527 5 m - HDS6100 0,204 0,000 0,000 0,090 0,000 0,000 0, m - C10 0,003 0,000 0,005 0,000 0,000 0, m - HDS6100 0,023 0,802 0,000 0,001 0, m - C10 0,044 0,098 0,299 0, m - HDS6100 0,012 0,020 0, m - C10 0,630 0, m - C10 0, m - C10 Het verloop van de precisie van de verschoven target in functie van de afstand tot de scanner is weergegeven op Grafiek 22. Op een afstand van 5 m is voor de HDS6100 de standaardafwijking op de juistheid het kleinst voor de verschillende invalshoeken. Naarmate de afstand tot de scanner toeneemt, stijgt de waarde van de precisie van de verschoven target. Op een afstand gelijk aan 25 m liggen deze waarden voor de fasescanner al hoger dan voor de pulsscanner. Dit stijgend verloop is ook te zien op Grafiek 24 waarbij de afstand tussen de onder- en bovengrens van het 68 % interval toeneemt bij een stijging van de afstand tot de scanner. Op Grafiek 23 is het verloop van de gemiddelde juistheid weergegeven. Deze waarden zijn vrij constant. Enkel op een afstand van 5 m, 15 m en 25 m ontstaan variaties op de waarde van de gemiddelde juistheid, afhankelijk van de invalshoek

109 Standaarddeviatie 2 1,5 1 0,5 Precisie van de verschoven target in functie van de afstand tot de scanner Afstand tot de scanner (m) Grafiek 22: Precisie van de verschoven target in functie van de afstand tot de scanner Gemiddelde juistheid 2,5 1,5 0,5-0,5-1,5-2,5 Juistheid van de verschoven target in functie van de afstand tot de scanner -3, Afstand tot de scanner (m) Grafiek 23: Juistheid van de verschoven target in functie van de afstand tot de scanner Nauwkeurigheid van de verschoven target in functie van de afstand tot de scanner 2,5 Gemiddelde juistheid 1,5 0,5-0,5-1,5-2,5 0 graden C10 0 graden HDS graden C10 15 graden HDS graden C10 30 graden HDS graden C10 45 graden HDS6100-3, Afstand tot de scanner (m) Grafiek 24: Nauwkeurigheid van de verschoven target in functie van de afstand tot de scanner (dikke lijn: weergave van gemiddelde juistheid; dunne lijn: onder- en bovengrens van één keer de standaarddeviatie op juistheid) De resultaten van de Kruskal Wallis test zijn te vinden in Tabel 68 en Tabel 69. De verschillende curven tonen geen opmerkelijke verschillen. De grootste waarde treedt op bij 0 graden HDS6100 en 15 graden HDS

110 Tabel 68: Resultaten Kruskal Wallis test (C10 & HDS6100, 5 m, 15 m en 25m) 0 - HDS C HDS C HDS C HDS C10 0,000 0,028 0,000 0,000 0,322 0,024 0, HDS6100 0,048 0,779 0,139 0,000 0,000 0, C10 0,032 0,067 0,121 0,416 0, HDS6100 0,101 0,000 0,000 0, C10 0,017 0,027 0, HDS6100 0,375 0, C10 0, HDS6100 Tabel 69: Resultaten Kruskal Wallis test (C10, alle afstanden) 15 - C C C C10 0,201 0,070 0, C10 0,018 0, C10 0, C Besluit In dit tweede deel wordt de nauwkeurigheid van een deformatiemeting aan de hand van targets onderzocht. Eerst wordt de precisie van de targets bepaald. De precisie van de targets van de pulsscanner C10 ligt voor alle afstanden en voor alle invalshoeken onder de waarden van de fasescanner HDS6100. Voor de C10 wordt aan de specificaties voldaan tot een afstand gelijk aan 75 m voor alle invalshoeken kleiner dan 45 graden. Voor de fasescanner wordt tot een afstand gelijk aan 15 m (voor een invalshoek gelijk aan 45 graden) en tot een afstand gelijk aan 25 m (voor een loodrechte invalshoek) voldaan aan de specificaties. Bij het inmeten van targets op grote afstand met een fasescanner is het dus belangrijk om de targets te richten naar de scanner. Bij de pulsscanner is dit minder belangrijk. Enkel op grote afstand (meer dan 75 m) moeten de targets gericht worden naar de scanner. Vervolgens wordt de nauwkeurigheid onderzocht van een vlak ten opzichte van de gemiddelde target. Voor alle afstanden en voor alle invalshoeken heeft de fasescanner een betere nauwkeurigheid dan de pulsscanner. De waarde van de precisie van de fasescanner is voor elke afstand het kleinst. Deze waarde is onafhankelijk van de invalshoek. De juistheid van de afstand tussen een vlak en de gemiddelde target is ook voor de fasescanner beter. Voor alle afstanden en voor alle invalshoeken liggen de curven van de fasescanner lager dan de curven van de pulsscanner. Deze curven dalen ook

111 naarmate de invalshoek stijgt. Dit is te verklaren door de vermindering van de spreiding van de puntenwolk loodrecht op het vlak naarmate de invalshoek toeneemt. Tot slot wordt de nauwkeurigheid van de verschoven target bepaald. Hiervoor wordt het verschil bepaald van de afstand tussen twee gemiddelde targets en de afstand gemeten met de meetklokken. Voor de afstanden gelijk aan 5 m en 15 m heeft de fasescanner een betere precisie. Vanaf een afstand gelijk aan 25 m heeft de pulsscanner een betere precisie. De pulsscanner heeft een betere juistheid voor alle afstanden. Met de pulsscanner wordt dus een juistere verplaatsing opgemeten van een verschoven target, toch hebben deze metingen een grotere spreiding dan de metingen met de fasescanner. De precisie van een target opgemeten met de pulsscanner is ook beter dan deze opgemeten met de fasescanner. Wanneer het verschil tussen een vlak en een gemiddelde target bepaald wordt, heeft de fasescanner een betere nauwkeurigheid. De positie van een vlak en de positie van de gemiddelde target komen dus beter overeen bij de fasescanner dan bij de pulsscanner

112 Hoofdstuk VII: Algemeen besluit en discussie In deze scriptie werden de invloed van de invalshoek, de afstand tot de scanner en het type laserscanner op de kwaliteitstermen van de Quick and Dirty Method onderzocht. Aan de hand van een verplaatste betonnen kubus werd een deformatie van een eenvoudige betonconstructie gesimuleerd. Enerzijds werd op basis van een target de afstandsverschuiving opgemeten. Anderzijds werd de verplaatsing bepaald door de afstand te meten tussen gegenereerde vlakken. Deformatiemetingen op basis van vlakken Voor het bepalen van deformaties tot een afstand van 25 m aan de hand van gegenereerde vlakken, werd een betere precisie verkregen voor de fasescanner dan voor de pulsscanner. Voor grotere afstanden werd een betere precisie bekomen met de pulsscanner dan met de fasescanner. Deze waarde voor de precisie was onafhankelijk van de invalshoek, maar steeg wel naarmate de afstand tot de scanner toenam. De maximaal bekomen waarde bedroeg 0,4 mm, wat ver onder de 2 mm uit de specificaties bleef. De gemiddelde juistheid van de pulsscanner was beter dan deze van de fasescanner. Deze was onafhankelijk van de afstand tot de scanner en van de invalshoek van de laserstraal op het object. De maximale gemiddelde juistheid bedroeg 0,5 mm met de pulsscanner. Met andere woorden een verplaatsing van een betonnen constructie van één centimeter kan gemiddeld gezien met een juistheid van 0,5 mm opgemeten worden met behulp van vlakken. Deformatiemetingen op basis van targets Voor de fasescanner werd voor het bepalen van deformaties tot 25 m met behulp van targets een betere precisie bekomen dan voor de pulsscanner. Voor grotere afstanden werd met de pulsscanner een betere precisie verkregen. Deze waarde was tot een afstand van 75 m onafhankelijk van de invalshoek van de laserstraal. Voor grotere afstanden, steeg de waarde van de precisie bij een toename van de invalshoek. De waarden voor de C10 lagen meestal onder 0,5 mm. Van zodra de invalshoek groter werd dan 30 graden op een afstand van meer dan 75 m werd een grotere waarde bekomen. Voor de C10 was de waarde van de precisie onafhankelijk van de afstand tot de scanner voor een invalshoek kleiner dan 45 graden. Dit in tegenstelling tot de waarden voor de HDS6100: deze waarden stegen bij een toename van de afstand tot de scanner. Net zoals bij het opmeten van een deformatie aan de hand van gegenereerde vlakken was de gemiddelde juistheid van de C10 beter dan van de HDS6100. Ook hier was deze waarde onafhankelijk van zowel de invalshoek van de laserstraal als van de afstand tot de scanner. De waarden van de gemiddelde juistheid van de HDS6100 bepaald door middel van targets kwamen ongeveer overeen met deze bekomen op basis van gegenereerde vlakken. Daarentegen was de gemiddelde juistheid van de C10 op basis van targets beter dan aan de hand van gegenereerde vlakken. Met de pulsscanner werd een maximale gemiddelde juistheid van 0,3 mm verkregen. Een verplaatsing van een betonnen

113 constructie van één centimeter kan gemiddeld gezien met een juistheid van 0,3 mm opgemeten worden op basis van targets. Nader te onderzoeken Door de beperking van de lengte van de garage werd niet verder opgemeten dan 93 m. Hierdoor was het effect op de nauwkeurigheid bij grotere afstanden niet te onderzoeken. Nader onderzoek is ook vereist naar het effect op de nauwkeurigheid op een deformatiemeting in geval van verschillende scanposities waarbij registratie van de puntenwolken noodzakelijk is. Verder kan de invloed van verschillende omgevingsfactoren tijdens het scannen onderzocht worden

114 Referenties 3D Laser Scanning. (2013). Opgehaald van Coastway Surveys: Andrews, D., & Mills, J. (2011). 3D Laser Scanning for Heritage. Newcastle: School of Civil Engineering and Geosciences. Beraldin, J. A., Picard, M., El-Hakim, S., Godin, G. B., Blais, F., Paquet, E.,... Bandiera, A. (2005). Vertual Reconstruction of Heritage Sites: Opportunities and Challenges Created by 3D Technologies. Canada: Institute for Information Technology. Boehler, W., Heinz, G., & Marbs, A. (2001). THE POTENTIAL OF NON-CONTACT CLOSE RANGE LASER SCANNERS FOR CULTURAL HERITAGE RECORDING. Mainz: FH Mainz, Institute for Spatial Information and Surveying Technology. Bordas Vicent, W., Boehler, W., & Marbs, A. (2003). INVESTIGATING LASER SCANNER ACCURACY. Mainz: FH Mainz, Institute for Spatial Information and Surveying Technology. De hoek tussen twee vectoren. (2002, 12 15). Opgehaald van De digitale vraagbaak voor het wiskundeonderwijs: Deruyter, G., Van Quickelberghe, A., Nuttens, T., Stal, C., & De Wulf, A. (16-22 June 2013). Risk assessment: a comparison between the use of terrestrial laser scanners and total stations in a situation where time is a critical factor. 13th International Multidisciplinary Scientific Geoconference - SGEM 2013, Photogrammetry and Remote Sensing. Geosystems, L. (2009). Cyclone - Mathematical Explanation of Cyclone Object Fitting Quality. Leica Geosystems. Heine, E., Lerma Garcia, J. L., Santana Quintero, M., Van Genechten, B., Caner, H., & Barnes, S. (2008). 3D Risk Mapping: Theory and practice on Terrestrial Laser Scanning. Valencia: Universidad Politecnica de Valencia. Ingensand, H., Ryf, A., & Schulz, T. (sd). PERFORMANCES AND EXPERIENCES IN TERRESTRIAL LASERSCANNING. Zurich: ETH Zurich, Institute of Geodesy and Photogrammetry. ISO (1998). Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results - Part 1: General principles and definitions. Geneva: ISO. Leica HDS6100. (2014, maart 27). Opgehaald van Leica Geosystems: Leica ScanStation C10. (2013, oktober 7). Opgehaald van Leica Geosystems: Lichti, D. D., & Gordon, S. J. (2004). Error Propagation in Directly Georeferenced Terrestrial Laser Scanner Point Clouds for Cultural Heritage Recording. Australia

115 Liu, X. G., & Nguyen, T. T. (2011). Analysis Of Error Sources In Terrestrial Laser Scanning. Wuhan: University of Geosciences. Lohani, B. (2007). Airborne Altimetric LiDAR: Principle, Data collection, processing and Application. India: IIT Kanpur, Department of Civil Engineering. Mapp, A., & Ono, H. (2006). Precision and Accuracy with Three Psychophysical Methods. Opgehaald van York University: Menditto, A., Patriarca, M., & Magnusson, B. (2007). Understanding the meaning of accuracy, trueness and precision. Accreditation and Quality Assurance, Pfeifer, N., & Briese, C. (2007). LASER SCANNING PRINCIPLES AND APPLICATIONS. Austria: Vienna University of Technology, Institute of Photogrammetry and Remote Sensing. Schulz, T. (2007). Calibration of a Terrestrial Laser Scanner for Engineering Geodesy. Zurich: Institute of Geodesy and Photogrammetry. Targets. (2014, februari 12). Opgehaald van Leica Geosystems: Techniek. (2014). Opgehaald van 3D-laserscanning.be: Van Geloven, N. (sd). Kruskal Wallis - Wikistatistiek. Opgehaald van Wikistatistiek: Van Genechten, B. (2009). Creating Built Heritage Orthophotographs from Laser scans. Leuven: KU Leuven, Departement Architectuur, Stedenbouw en Ruimtelijke Ordening. van Gosliga, R. (2005). Deformatieanalyse van een geboorde tunnel met behulp van terrestrische laserscanning. Delft: Technische Universiteit Delft, Institute of Earth Observation and Space Systems. van Ree, J. M. (2006). Determination of the precision and reliability parameters of terrestrial laser scanners by creating a practical experiment set-up. Breda: Delft University of Technology. Wikipedia - Accuracy and precision. (2014, Mei 11). Opgehaald van Wikipedia:

116 Bijlagen Bijlage A: Technische productspecificaties Leica ScanStation C10 Bijlage B: Technische productspecificaties Leica HDS6100 Bijlage C: Test voor normaalverdeling in functie van de afstand Bijlage D: Test voor normaalverdeling in functie van de invalshoek Bijlage E: Berekening van de precisie van de target op 5 m 15 0 cm C10 + resultaten SPSS Bijlage F: Berekening van de precisie van de target op 5 m 0 0 cm HDS resultaten SPSS Bijlage G: Resultaten bekomen via SPSS target 15 m 0 0 cm C10 Bijlage H: Resultaten bekomen via SPSS target 15 m 0 0 cm HDS6100 Bijlage I: Resultaten meetklokken Bijlage J: Verschil tussen de afstand gemeten in Cyclone en gemeten met meetklokken

117 Bijlage A: Technische productspecificaties Leica ScanStation C10 (Leica ScanStation C10, 2013)

118 Bijlage B: Technische productspecificaties Leica HDS6100 (Leica HDS6100, 2014)

119 Bijlage C: Test voor normaalverdeling in functie van de afstand Tabel 70: Bepalen van de normaliteit van de dataset met betrekking tot de afstanden tussen de targets op 0 en 1 cm Tests of Normality Afstand_scanner Target0_target1 Kolmogorov-Smirnov Shapiro-Wilk Statistic df Sig. Statistic df Sig. C10-5m,212 40,000,000,890 40,000,001 HDS ,394 5m 40,000,000,646 40,000,000 C10-15m,205 40,000,000,860 40,000,000 HDS6100 -,158 15m 40,000,013,915 40,000,006 C10-25m,104 40,000,200,952 40,000,089 HDS6100 -,164 25m 40,000,008,887 40,000,001 C10-50m,161 40,000,011,951 40,000,085 C10-75m,097 40,000,200,977 40,000,577 C10-93m,159 37,000,019,918 37,000,009 Tabel 71: Bepalen van de normaliteit van de dataset met betrekking tot de afstanden tussen het gemiddelde vlak op 0 cm en 60 vlakken op 1 cm Tests of Normality Afstand_scanner Gem._vlak_Afstandsvlak Kolmogorov-Smirnov Shapiro-Wilk Statistic df Sig. Statistic df Sig. C10-5m, ,000,000, ,000,000 HDS ,377 5m 182,000,000, ,000,000 C10-15m, ,000,000, ,000,000 HDS6100 -,248 15m 163,000,000, ,000,000 C10-25m, ,000,000, ,000,000 HDS6100 -,079 25m 160,000,016, ,000,001 C10-50m, ,000,018, ,000,011 C10-75m, ,000,200, ,000,564 C10-93m, ,000,001, ,000,

120 Tabel 72: Bepalen van de normaliteit van de dataset met betrekking tot de afstanden tussen de gemiddelde target en 60 vlakken Tests of Normality Afstand_scanner Gem._vlak_gem._target Kolmogorov-Smirnov Shapiro-Wilk Statistic df Sig. Statistic df Sig. C10-5m, ,000,000, ,000,000 HDS ,253 5m 344,000,000, ,000,000 C10-15m, ,000,000, ,000,000 HDS6100 -,223 15m 325,000,000, ,000,000 C10-25m, ,000,000, ,000,000 HDS6100 -,143 25m 325,000,000, ,000,000 C10-50m, ,000,000, ,000,000 C10-75m, ,000,000, ,000,000 C10-93m, ,000,000, ,000,000 Tabel 73: Bepalen van de normaliteit van de dataset met betrekking tot de afstanden tussen het gemiddelde vlak en 60 vlakken Tests of Normality Afstand_scanner Gem._vlak_60_vlakken Kolmogorov-Smirnov Shapiro-Wilk Statistic df Sig. Statistic df Sig. C10-5m, ,000,000, ,000,000 HDS ,506 5m 425,000,000, ,000,000 C10-15m, ,000,000, ,000,000 HDS6100 -,231 15m 405,000,000, ,000,000 C10-25m, ,000,000, ,000,000 HDS6100 -,198 25m 405,000,000, ,000,000 C10-50m, ,000,000, ,000,000 C10-75m, ,000,000, ,000,000 C10-93m, ,000,000, ,000,

121 Bijlage D: Test voor normaalverdeling in functie van de invalshoek Tabel 74: Waarden voor het bepalen van de normaliteit bij de dataset van de afstanden tussen de targets verminderd met de afstand gemeten met de meetklokjes (HDS en C10, m) Tests of Normality Kolmogorov-Smirnov Shapiro-Wilk Hoek_scanner Statistic df Sig. Statistic df Sig. C10-0,138 30,148, ,363 HDS6100 -,199 30,004,714 30,000 0 C10-15,279 30,000,828 30,000 HDS6100 -,209 30,002,866 30, Target0_target1 C10-30,227 30,000,805 30,000 HDS6100 -,183 30,012,909 30, C10-45,220 30,001,920 30,027 HDS6100 -,255 30,000,850 30, Tabel 75: Waarden voor het bepalen van de normaliteit bij de dataset van de afstanden tussen de targets verminderd met de afstand gemeten met de meetklokjes (C10, m) Tests of Normality Hoek_scanner Target0_target1 Kolmogorov-Smirnov Shapiro-Wilk Statistic df Sig. Statistic df Sig. C10-0,084 61,200, ,778 C10-15,197 60,000,880 60,000 C10-30,200 60,000,817 60,000 C10-45, ,2, ,

122 Tabel 76: Waarden voor het bepalen van de normaliteit bij de dataset van de afstanden tussen het gemiddelde vlak op 0 cm tot 60 vlakken op 1 cm verminderd met de afstanden gemeten met de meetklokken (HDS en C10, m) Tests of Normality Hoek_scanner Gem_vlak_Afstandsvlak Kolmogorov-Smirnov Shapiro-Wilk Statistic df Sig. Statistic df Sig. C10-0, ,000, ,000 HDS6100 -, ,000, ,000 C10-15, ,000, ,000 HDS6100 -, ,000, ,000 C10-30, ,000, ,000 HDS6100 -, ,000, ,000 C10-45, ,000, ,000 HDS6100 -, ,000, ,000 Tabel 77: Waarden voor het bepalen van de normaliteit bij de dataset van de afstanden tussen het gemiddelde vlak op 0cm tot 60 vlakken op 1cm verminderd met de afstanden gemeten met de meetklokjes (C10, m) Tests of Normality Hoek_scanner Gem_vlak_Afstandsvlak Kolmogorov-Smirnov Shapiro-Wilk Statistic df Sig. Statistic df Sig. C10-0, ,000, ,000 C10-15, ,000, ,000 C10-30, ,000, ,000 C10-45, ,000, ,

123 Tabel 78: Waarden voor het bepalen van de normaliteit bij de dataset van de afstanden tussen de gemiddelde target en de 60 vlakken (HDS en C10, m) Tests of Normality Hoek_scanner Gem_vlak_gem_target Kolmogorov-Smirnov Shapiro-Wilk Statistic df Sig. Statistic df Sig. C10-0, ,000, ,000 HDS6100 -, ,000, ,000 C10-15, ,000, ,000 HDS6100 -, ,000, ,000 C10-30, ,000, ,000 HDS6100 -, ,000, ,000 C10-45, ,008, ,048 HDS6100 -, ,000, ,000 Tabel 79: Waarden voor het bepalen van de normaliteit bij de dataset van de afstanden tussen de gemiddelde target en de 60 vlakken (C10, m) Tests of Normality Hoek_scanner Gem_vlak_gem_target Kolmogorov-Smirnov Shapiro-Wilk Statistic df Sig. Statistic df Sig. C10-0, ,000, ,000 C10-15, ,000, ,000 C10-30, ,000, ,000 C10-45, ,000, ,

124 Tabel 80: Waarden voor het bepalen van de normaliteit bij de dataset van de afstanden tussen het gemiddelde vlak en de 60 vlakken (HDS en C10, m) Tests of Normality Hoek_scanner Gem_vlak_60_vlakken Kolmogorov-Smirnov Shapiro-Wilk Statistic df Sig. Statistic df Sig. C10-0, ,000, ,000 HDS6100 -, ,000, ,000 C10-15, ,000, ,000 HDS6100 -, ,000, ,000 C10-30, ,000, ,000 HDS6100 -, ,000, ,000 C10-45, ,000, ,000 HDS6100 -, ,000, ,000 C10-60, ,000, ,000 HDS6100 -, ,000, ,000 C10-75, ,000, ,000 HDS6100 -, ,000, ,000 Tabel 81 Waarden voor het bepalen van de normaliteit bij de dataset van de afstanden tussen het gemiddelde vlak en de 60 vlakken (C10, m) Tests of Normality Hoek_scanner Gem_vlak_60_vlakken Kolmogorov-Smirnov Shapiro-Wilk Statistic df Sig. Statistic df Sig. C10-0, ,000, ,000 C10-15, ,000, ,000 C10-30, ,000, ,000 C10-45, ,000, ,000 C10-60, ,000, ,000 C10-75, ,000, ,

125 Bijlage E: Berekening van de precisie van de target op 5 m 15 0 cm C10 + resultaten SPSS x y z Schuine afstand Verticale hoek Verticale hoek Horizontale hoek Horizontale hoek Nieuwe x Nieuwe y Nieuwe z (m) (m) (m) (m) (rad) (graden) (rad) (graden) (m) (m) (m) 1-4,3207 2,2694-0,8978 4,9623-0,182-10,42 1,087 62,29-4,3207 2,2694-0, ,3209 2,2695-0,8979 4,9626-0,182-10,42 1,087 62,29-4,3209 2,2695-0, ,3209 2,2695-0,8979 4,9625-0,182-10,42 1,087 62,29-4,3209 2,2695-0, ,3211 2,2695-0,8979 4,9627-0,182-10,42 1,087 62,29-4,3211 2,2695-0, ,3206 2,2693-0,8978 4,9622-0,182-10,42 1,087 62,29-4,3206 2,2693-0, ,3207 2,2694-0,8979 4,9623-0,182-10,42 1,087 62,29-4,3207 2,2694-0, ,3207 2,2694-0,8978 4,9623-0,182-10,42 1,087 62,29-4,3207 2,2694-0, ,3210 2,2695-0,8979 4,9627-0,182-10,42 1,087 62,29-4,3210 2,2695-0, ,3207 2,2693-0,8979 4,9623-0,182-10,42 1,087 62,29-4,3207 2,2693-0, ,3209 2,2694-0,8980 4,9626-0,182-10,43 1,087 62,29-4,3209 2,2694-0,8980 Mean: 4,9625-0,182 1,087-4,3208 2,2694-0, % Confidence Interval for Mean Lower Bound: 4,9623-0,182 1,087-4,3209 2,2694-0,8979 Upper Bound: 4,9626-0,182 1,087-4,3207 2,2695-0,8978 5% Trimmed Mean: 4,9625-0,182 1,087-4,3208 2,2694-0,8979 Median: 4,9624-0,182 1,087-4,3208 2,2694-0,8979 Variance: 0,0000 0,000 0,000 0,0000 0,0000 0,0000 Std. Deviation: 0,0002 0,000 0,000 0,0002 0,0001 0,0001 Precisie Targets: 0,0002 Minimum: 4,9622-0,182 1,087-4,3211 2,2693-0,8980 Maximum: 4,9627-0,182 1,087-4,3206 2,2695-0,8978 Interquartile Range: 0,0003 0,000 0,000 0,0003 0,0001 0,0001 Skewness: 0,1821-0,730 0,828-0,2976 0,3814 0,0775 Kurtosis: -1,8685 1,620-0,338-1,7166-1,3963-0,

126 Bijlage F: Berekening van de precisie van de target op 5 m 0 0 cm HDS resultaten SPSS x y z Schuine afstand Verticale hoek Verticale hoek Horizontale hoek Horizontale hoek Nieuwe x Nieuwe y Nieuwe z (m) (m) (m) (m) (rad) (graden) (rad) (graden) (m) (m) (m) 1 4,9374 1,0640-0,9529 5,1399-0,187-10,68 1,359 77,84-4,9374 1,0640-0, ,9374 1,0641-0,9531 5,1399-0,187-10,69 1,359 77,84-4,9374 1,0641-0, ,9374 1,0642-0,9528 5,1399-0,187-10,68 1,359 77,84-4,9374 1,0642-0, ,9374 1,0640-0,9531 5,1399-0,187-10,69 1,359 77,84-4,9374 1,0640-0, ,9373 1,0643-0,9529 5,1399-0,187-10,69 1,359 77,84-4,9373 1,0643-0, ,9372 1,0647-0,9529 5,1398-0,187-10,68 1,359 77,83-4,9372 1,0647-0, ,9372 1,0642-0,9533 5,1398-0,187-10,69 1,359 77,84-4,9372 1,0642-0, ,9373 1,0645-0,9526 5,1398-0,187-10,68 1,359 77,83-4,9373 1,0645-0, ,9372 1,0646-0,9528 5,1398-0,187-10,68 1,358 77,83-4,9372 1,0646-0, ,9373 1,0643-0,9529 5,1398-0,187-10,68 1,358 77,84-4,9373 1,0643-0,9529 Mean: 5,1399-0,187 1,358 4,9373 1,0643-0, % Confidence Interval for Mean Lower Bound: 5,1398-0,187 1,358 4,9372 1,0641-0,9531 Upper Bound: 5,1398-0,187 1,359 4,9374 1,0645-0,9528 5% Trimmed Mean: 5,1398-0,187 1,358 4,9373 1,0643-0,9529 Median: 5,1399-0,187 1,358 4,9373 1,0643-0,9529 Variance: 0,0000 0,000 0,000 0,0000 0,0000 0,0000 Std. Deviation: 0,0001 0,000 0,000 0,0001 0,0002 0,0002 Precisie Targets: 0,0003 Minimum: 5,1398-0,187 1,358 4,9372 1,0640-0,9533 Maximum: 5,1399-0,186 1,359 4,9374 1,0647-0,9526 Interquartile Range: 0,0001 0,000 0,000 0,0002 0,0004 0,0003 Skewness: 0,0000-0,235-0,392-0,2235 0,4959-0,3774 Kurtosis: -2,5714 0,699-0,735-1,7337-0,8636 0,

127 Explore Notes Bijlage G: Resultaten bekomen via SPSS target 15 m 0 0 cm C10 Output Created 13-APR :02:18 Comments Input Data \\Client\C$\Masterproef\Targets\ Originele targets\15m\t txt Missing Value Handling Active DataSet6 Dataset Filter <none> Weight <none> Split File <none> N of Rows in Working 10 Data File Definition of User-defined missing values for Missing dependent variables are treated as missing. Cases Used Statistics are based on cases with no missing values for any dependent variable or factor used. Syntax EXAMINE VARIABLES=X Y Z /PLOT BOXPLOT STEMLEAF HISTOGRAM NPPLOT /COMPARE GROUPS /STATISTICS DESCRIPTIVES /CINTERVAL 95 /MISSING LISTWISE /NOTOTAL. Resources Processor Time Elapsed Time 00:00:03,42 00:00:03,65 Case Processing Summary Cases Valid Missing Total N Percent N Percent N Percent X ,0% 0 0,0% ,0% Y ,0% 0 0,0% ,0% Z ,0% 0 0,0% ,0%

128 Descriptives Statistic Std. Error X Mean -13, , % Confidence Lower Bound -13, Interval for Upper Bound Mean -13, % Trimmed Mean -13, Median -13, Variance,000 Std. Deviation, Minimum -13, Maximum -13, Range, Interquartile Range, Skewness,582,687 Kurtosis,294 1,334 Y Mean 6, , % Confidence Lower Bound 6, Interval for Upper Bound Mean 6, % Trimmed Mean 6, Median 6, Variance,000 Std. Deviation, Minimum 6, Maximum 6, Range, Interquartile Range, Skewness,166,687 Kurtosis -,146 1,334 Z Mean -, , % Confidence Lower Bound -, Interval for Upper Bound Mean -, % Trimmed Mean -, Median -, Variance,000 Std. Deviation, Minimum -, Maximum -, Range, Interquartile Range, Skewness,210,687 Kurtosis,856 1,

129 Tests of Normality Kolmogorov-Smirnova Statistic df X, Y, Z, Shapiro-Wilk Sig. Statistic,200*,959,200*,970,200*,983 df Sig. 10,775 10,890 10,

130

131

132

133

134

135 Bijlage H: Resultaten bekomen via SPSS target 15 m 0 0 cm HDS6100 Explore Output Created 24-MAY :47:29 Comments Input Active Dataset DataSet0 Filter <none> Weight <none> Split File <none> N of Rows in Working Data File 10 Missing Handling Syntax Value Definition of Missing Cases Used Resources Processor Time 00:00:09,70 Elapsed Time 00:00:09,52 User-defined missing values for dependent variables are treated as missing. Statistics are based on cases with no missing values for any dependent variable or factor used. EXAMINE VARIABLES=Schuine_afstand Verticale_hoek_rad Verticale_hoek_grad Horizontale_hoek_rad Horizontale_hoek_grad X Y Z /PLOT BOXPLOT STEMLEAF HISTOGRAM NPPLOT /COMPARE GROUPS /STATISTICS DESCRIPTIVES /CINTERVAL 95 /MISSING LISTWISE /NOTOTAL. Case Processing Summary Cases Valid Missing Total N Percent N Percent N Percent Schuine_afstand ,0% 0 0,0% ,0% Verticale_hoek_rad ,0% 0 0,0% ,0% Verticale_hoek_grad ,0% 0 0,0% ,0% Horizontale_hoek_rad ,0% 0 0,0% ,0% Horizontale_hoek_grad ,0% 0 0,0% ,0% X ,0% 0 0,0% ,0% Y ,0% 0 0,0% ,0% Z ,0% 0 0,0% ,0%

136 Descriptives Std. Statistic Error Schuine_afstand Mean 14,9920, % Confidence Interval Lower Bound 14,9919 for Mean Upper Bound 14,9922 5% Trimmed Mean 14,9920 Median 14,9920 Variance,000 Std. Deviation,00020 Minimum 14,99 Maximum 14,99 Range,00 Interquartile Range,00 Skewness,250,687 Kurtosis -1,730 1,334 Verticale_hoek_rad Mean -,0636, % Confidence Interval for Mean Lower Bound -,0637 Upper Bound -,0635 5% Trimmed Mean -,0636 Median -,0637 Variance,000 Std. Deviation,00014 Minimum -,06 Maximum -,06 Range,00 Interquartile Range,00 Skewness,708,687 Kurtosis -1,544 1,334 Verticale_hoek_grad Mean -3,6445, % Confidence Interval for Mean Lower Bound -3,6500 Upper Bound -3,6389 5% Trimmed Mean -3,6447 Median -3,6482 Variance,000 Std. Deviation,00774 Minimum -3,65 Maximum -3,63 Range,02 Interquartile Range,02 Skewness,708,687 Kurtosis -1,546 1,

137 Horizontale_hoek_rad Mean 2,7859, % Confidence Interval Lower Bound 2,7859 for Mean Upper Bound 2,7860 5% Trimmed Mean 2,7859 Median 2,7859 Variance,000 Std. Deviation,00003 Minimum 2,79 Maximum 2,79 Range,00 Interquartile Range,00 Skewness,434,687 Kurtosis -,313 1,334 Horizontale_hoek_grad Mean 159,6220, % Confidence Interval for Mean Lower Bound 159,6208 Upper Bound 159,6233 5% Trimmed Mean 159,6220 Median 159,6217 Variance,000 Std. Deviation,00172 Minimum 159,62 Maximum 159,63 Range,01 Interquartile Range,00 Skewness,422,687 Kurtosis -,338 1,334 X Mean 5,2098, % Confidence Interval for Mean Lower Bound 5,2096 Upper Bound 5,2101 5% Trimmed Mean 5,2098 Median 5,2100 Variance,000 Std. Deviation,00039 Minimum 5,21 Maximum 5,21 Range,00 Interquartile Range,00 Skewness -,452,687 Kurtosis -,644 1,

138 Y Mean -14,0254, % Confidence Interval Lower Bound -14,0255 for Mean Upper Bound -14,0252 5% Trimmed Mean -14,0254 Median -14,0254 Variance,000 Std. Deviation,00026 Minimum -14,03 Maximum -14,02 Range,00 Interquartile Range,00 Skewness,273,687 Kurtosis,144 1,334 Z Mean -,9530, % Confidence Interval Lower Bound -,9544 for Mean Upper Bound -,9515 Tests of Normality 5% Trimmed Mean -,9530 Median -,9539 Variance,000 Std. Deviation,00203 Minimum -,95 Maximum -,95 Range,00 Interquartile Range,00 Skewness,708,687 Kurtosis -1,529 1,334 Kolmogorov-Smirnova Shapiro-Wilk Statistic df Sig. Statistic df Sig. Schuine_afstand,221 10,180,863 10,083 Verticale_hoek_rad,242 10,101,780 10,008 Verticale_hoek_grad,243 10,096,779 10,008 Horizontale_hoek_rad,144 10,200*,965 10,839 Horizontale_hoek_grad,141 10,200*,966 10,852 X,162 10,200*,954 10,720 Y,185 10,200*,948 10,643 Z,239 10,111,783 10,

139

140

141

142

143

144 Bijlage I: Resultaten meetklokken Drie meetklokken werden achteraan de betonnen kubus geplaatst zodat een verplaatsing van ca. 1 cm kan opgemeten worden met behulp van de meetklokken. Wanneer de meetklokken tegen de kubus worden geplaatst, heeft de kubus nog geen verplaatsing ondergaan. De waarden die worden afgelezen komen overeen met positie 1. Terwijl positie 2 overeenkomt met de waarden gemeten met de meetklokken nadat de kubus ongeveer 1 cm naar achter is verplaatst. In Tabel 82 tot en met Tabel 90 wordt de verplaatsing met de meetklokken voorgesteld, waarbij de kubus zich op verschillende afstanden van de puls- en fasescanner bevindt als ook onder verschillende hoeken werd opgesteld. Pulsscanner C10 Tabel 82: Verplaatsingen van de kubus op 5 m Positie 1 Positie 2 Verplaatsing Gemiddelde Standaarddeviatie 0,31 10,51 10,20 0,42 10,64 10,22 10,20 0,02 0,24 10,42 10,18 0,28 10,46 10,19 0,45 10,67 10,22 10,20 0,02 0,37 10,55 10,18 0,37 10,59 10,22 0,49 10,76 10,28 10,22 0,05 0,75 10,92 10,18 0,52 10,75 10,23 0,37 10,61 10,24 10,23 0,01 0,15 10,37 10,22 Tabel 83: Verplaatsingen van de kubus op 15 m Positie 1 Positie 2 Verplaatsing Gemiddelde Standaarddeviatie 0,27 10,22 9,95 0,47 10,51 10,04 9,99 0,05 0,17 10,14 9,97 0,16 10,98 10,83 0,23 11,06 10,84 10,83 0,01 0,48 11,32 10,84 0,34 10,79 10,45 0,09 10,54 10,45 10,45 0,00 0,84 11,29 10,45 0,49 10,40 9,91 0,24 10,15 9,92 9,92 0,02 0,45 10,39 9,

145 Tabel 84: Verplaatsingen van de kubus op 25 m Positie 1 Positie 2 Verplaatsing Gemiddelde Standaarddeviatie 0,36 10,31 9,95 0,06 10,02 9,96 9,95 0,01 0,53 10,48 9,95 0,39 10,80 10,41 0,25 10,64 10,39 10,41 0,02 0,72 11,14 10,42 0,51 10,34 9,83 0,20 10,02 9,82 9,83 0,02 0,20 10,05 9,85 0,36 10,53 10,17 0,66 10,79 10,13 10,14 0,03 0,03 10,15 10,12 Tabel 85: Verplaatsingen van de kubus op 50 m Positie 1 Positie 2 Verplaatsing Gemiddelde Standaarddeviatie 0,32 10,32 10,00 0,54 10,55 10,01 10,01 0,01 0,25 10,26 10,01 0,19 10,37 10,18 0,36 10,54 10,18 10,18 0,00 0,43 10,61 10,18 1,04 10,55 9,51 0,81 10,34 9,53 9,52 0,01 0,48 10,01 9,53 0,48 10,39 9,91 0,07 9,99 9,92 9,90 0,03 0,22 10,09 9,

146 Tabel 86: Verplaatsingen van de kubus op 75 m Positie 1 Positie 2 Verplaatsing Gemiddelde Standaarddeviatie 0,18 9,91 9,73 0,25 10,00 9,75 9,74 0,01 0,23 9,96 9,73 0,31 10,90 10,59 0,25 10,85 10,61 10,59 0,01 0,53 11,11 10,58 0,11 10,19 10,08 0,26 10,34 10,08 10,07 0,01 0,64 10,70 10,06 0,59 10,19 9,60 0,59 10,17 9,59 9,59 0,01 0,37 9,95 9,58 Tabel 87: Verplaatsingen van de kubus op 93 m Positie 1 Positie 2 Verplaatsing Gemiddelde Standaarddeviatie 0,28 10,39 10,11 0,08 10,19 10,11 10,12 0,02 0,16 10,31 10,15 0,17 10,90 10,73 0,23 10,98 10,75 10,74 0,01 0,13 10,86 10,73 0,35 10,46 10,11 0,46 10,56 10,10 10,11 0,01 0,62 10,74 10,12 0,15 10,43 10,28 0,26 10,62 10,36 10,30 0,05 0,59 10,86 10,

147 Fasescanner HDS6100 Tabel 88: Verplaatsingen van de kubus op 5 m Positie 1 Positie 2 Verplaatsing Gemiddelde Standaarddeviatie 0,61 10,90 10,29 0,67 10,96 10,30 10,29 0,01 0,38 10,66 10,28 0,38 10,75 10,37 0,42 10,83 10,41 10,38 0,02 0,28 10,66 10,38 0,44 10,93 10,49 0,57 11,05 10,48 10,49 0,01 0,65 11,15 10,50 0,60 10,15 9,55 0,69 10,26 9,58 9,57 0,02 0,09 9,69 9,60 Tabel 89: Verplaatsingen van de kubus op 15 m Positie 1 Positie 2 Verplaatsing Gemiddelde Standaarddeviatie 0,43 10,24 9,81 0,44 10,25 9,82 9,81 0,00 0,07 9,88 9,81 0,38 10,79 10,41 0,30 10,71 10,42 10,43 0,03 0,15 10,62 10,47 0,06 9,75 9,69 0,52 10,25 9,73 9,68 0,05 0,17 9,79 9,63 0,47 10,28 9,82 0,82 10,68 9,86 9,82 0,03 0,10 9,89 9,

148 Tabel 90: Verplaatsingen van de kubus op 25 m Positie 1 Positie 2 Verplaatsing Gemiddelde Standaarddeviatie 0,49 10,59 10,11 0,38 10,50 10,13 10,12 0,01 0,18 10,30 10,12 0,27 10,74 10,47 0,36 10,85 10,49 10,48 0,01 0,14 10,61 10,48 0,14 9,95 9,82 0,06 9,87 9,81 9,82 0,01 0,41 10,24 9,83 0,36 10,10 9,74 0,30 10,09 9,79 9,74 0,05 0,41 10,10 9,

149 Bijlage J: Verschil tussen de afstand gemeten in Cyclone en gemeten met Pulsscanner C10 meetklokken Tabel 91: Verschil tussen de afstand in Cyclone en met de meetklokken op 5 m in functie van de invalshoek Invalshoek (graden) Gemiddelde Minimum Maximum Standaarddeviatie 10,6 0,1-0,3 0,4 0,1 18,6 0,1-0,2 0,4 0,1 32,2 0,0-0,4 0,3 0,1 46,7-0,8-1,0-0,6 0,1 Tabel 92: Verschil tussen de afstand in Cyclone en met de meetklokken op 15 m in functie van de invalshoek Invalshoek (graden) Gemiddelde Minimum Maximum Standaarddeviatie 3,8 0,1-0,3 0,8 0,2 15,9-1,3-1,8-1,0 0,2 30,7-2,5-2,7-2,1 0,1 45,5 0,1-0,2 0,5 0,1 Tabel 93: Verschil tussen de afstand in Cyclone en met de meetklokken op 25 m in functie van de invalshoek Invalshoek (graden) Gemiddelde Minimum Maximum Standaarddeviatie 2,2 0,4-0,5 1,1 0,4 15,1 0,0-0,5 0,5 0,2 29,9-0,2-0,6 0,1 0,2 44,8-0,4-0,6 0,0 0,1 Tabel 94: Verschil tussen de afstand in Cyclone en met de meetklokken op 50 m in functie van de invalshoek Invalshoek (graden) Gemiddelde Minimum Maximum Standaarddeviatie 1,7 0,2-0,2 0,9 0,3 13,8 0,4-0,1 0,7 0,2 28,6-0,1-0,6 0,2 0,2 43,5 0,4-0,3 1,0 0,

150 Tabel 95: Verschil tussen de afstand in Cyclone en met de meetklokken op 75 m in functie van de invalshoek Invalshoek (graden) Gemiddelde Minimum Maximum Standaarddeviatie 1,1 0,0-0,5 0,4 0,2 14,6 0,4-0,1 0,9 0,2 29,5 0,3-0,3 0,9 0,2 44,4 0,5-0,3 1,2 0,3 Tabel 96: Verschil tussen de afstand in Cyclone en met de meetklokken op 93 m in functie van de invalshoek Invalshoek (graden) Fasescanner HDS6100 Gemiddelde Minimum Maximum Standaarddeviatie 1,7-0,1-0,6 0,6 0,3 13,4-0,1-0,6 0,4 0,2 28,4-0,6-1,4 0,1 0,3 43,4 0,2-0,6 1,1 0,3 Tabel 97: Verschil tussen de afstand in Cyclone en met de meetklokken op 5 m in functie van de invalshoek Invalshoek (graden) Gemiddelde Minimum Maximum Standaarddeviatie 10,6 1,2 1,0 1,2 0,1 19,6 1,0 0,9 1,0 0,0 32,8 1,0 0,9 1,0 0,0 45,2-0,2-0,3-0,1 0,1 Tabel 98: Verschil tussen de afstand in Cyclone en met de meetklokken op 15 m in functie van de invalshoek Invalshoek (graden) Gemiddelde Minimum Maximum Standaarddeviatie 3,6 0,8 0,6 1,0 0,1 15,8 1,0 0,8 1,1 0,1 30,5-0,1-0,3 0,2 0,1 45,4-0,2-0,4 0,0 0,1 Tabel 99: Verschil tussen de afstand in Cyclone en met de meetklokken op 25 m in functie van de invalshoek Invalshoek (graden) Gemiddelde Minimum Maximum Standaarddeviatie 2,4-0,6-1,2-0,1 0,3 16,2-2,0-2,7-1,2 0,3 31,1 0,0-0,4 0,6 0,2 46,1-1,1-1,7-0,7 0,