Тема 1.1 Электронные средства для линейных измерений
Теоретические основы работы электронных дальномеров.
В основе применения квантовых (лазерных) генераторов в качестве основы дальномерных элементов в геодезических приборах, используется свойство монохроматического лазерного луча обладать крайне низким коэффициентом углового рассеивания по сравнению с полихроматическим световым лучом, использующимся в оптических приборах на основе других источников возбуждения световых импульсов – в том числе люминесцентных светодиодов.
Специфической особенностью автономных лазерных геодезических приборов является крайне малый удельный вес и размер самих лазерных элементов прибора и их весьма крупных источников электрического питания. Достоинством лазерных дальномерных приборов является их низкая зависимость от атмосферных условий видимости и стабильно высокая точность угловых измерений, составляющая около ±10”.
Импульсный и фазовый дальномеры
Рисунок 1- Оптические схемы импульсного (вверху) и фазового (внизу) дальномеров
Электронное измерение расстояния без отражателя может быть произведено любым из двух методов: с помощью определения времени прохождения сигнала или определения разности фаз. Метод определения времени прохождения сигнала реализован в дальномере DR300+, в котором используется импульсный лазер. Метод определения разности фаз лежит в основе дальномера DR Standard. Как показано на рисунке 15, оптические схемы каждого из методов различны и соответственно имеют свои преимущества и недостатки.
Импульсный дальномер
Для вычисления расстояний в импульсном методе определяется точное время прохождения импульса до цели и обратно (TOF).
Импульсный лазер генерирует множество коротких импульсов в инфракрасной области спектра, которые направляются через зрительную трубу к цели. Эти импульсы отражаются от цели и возвращаются к инструменту, где при помощи электроники определяется точное время прохождения каждого импульса. Скорость прохождения света сквозь среду может быть точно определена. Поэтому, зная время прохождения, можно вычислить расстояние между целью и инструментом. Измерения с помощью определения времени прохождения сигнала (TOF) обычно имеют не только наибольшую дальность, но и соответствуют самым высоким стандартам безопасности, поскольку интервалы между импульсами препятствуют накоплению вредной для глаз энергии.
Каждый импульс – это однократное измерение расстояния, но поскольку каждую секунду могут быть посланы тысячи таких импульсов, то с помощью усреднения результатов достаточно быстро достигается высокая точность измерений. В ходе измерения делается около 20000 лазерных импульсов в секунду. Затем они усредняются для получения более точного значения расстояния. Точность обычных импульсных дальномеров обычно несколько ниже, чем у фазовых (до 10 мм). Однако в дальномере Trimble DR300+ используется патентованная методика обработки сигнала, позволяющая достичь высокой точности при измерении больших расстояний как с использованием, так и без использования призм. Некоторые тахеометры с импульсным дальномером перед каждым измерением должны быть сфокусированы на цель. При использовании Trimble DR300+ этого не требуется.
Фазовый дальномер
DR Standard – это лазерный дальномер, основанный на методе сравнения фаз сигнала. Дальномер передает коаксиальный оптический пучок с модулированной интенсивностью, который отражается от призмы или другой отражающей поверхности. После этого определяется разность фаз между переданным и отраженным принятым сигналом, по которой вычисляется расстояние. В режиме измерений по призмам дальномер DR Standard работает как быстрый и точный дальномер с большим радиусом действия (до 3500 м по одной призме). В безотражательном режиме DR дальномер DR Standard передает красный коллимированный лазерный пучок до цели и вычисляет сдвиг фазы между переданным и принятым сигналами. Метод измерения разности фаз работает по принципу наложения на несущую частоту модулированного сигнала. Прибор измеряет постоянное смещение фазы, несмотря на неизбежные изменения в излучаемом и принимаемом сигнале. В результате сравнения фаз опорного и получаемого сигнала определяется только величина сдвига фазы, а целое число циклов остается неизвестным и не позволяет сразу получить расстояние. Эта неоднозначность разрешается путем многократных измерений модуляции волны, в результате чего определяется уникальное целое число циклов. Как только целое число циклов определено, то расстояние до цели может быть вычислено очень точно.
Рисунок 2- Дальномеры
5. Дальномеры двойного изображения с прямым измерением базы по шкале рейки, установленной на точке визирования, с одновременным редуцированием наклонных длин на горизонтальную плоскость – дальномеры тахеометров-полуавтоматов с оптико-механическими компенсаторами.
6. Безреечные дальномеры двойного изображения с прямым измерением базы, расположенной в приборе, - дальномеры BRT006, TB, угломеры-тахеометры Д1М и ГТР.
Основные типы светодальномеров и их конструкции
Дальномеры разделяются на три основные группы: визуальные (параллический угол заключен между визирными лучами); светопроекционные (параллический угол заключен между световыми лучами, исходящими из инструмента и проектирующими на удаленный экран световую марку или мнимую базу дальномера) и проекционно-визуальные (в построении и решении измерительного треугольника участвуют лучи визуальной и проекционной систем дальномера).
Конструкции визуальных дальномеров разделяются на шесть групп:
1. Дальномеры с прямым и косвенным изменением параллического угла (вершина угла в инструменте, база на определяемой точке) – дальномеры ДНТ-2, Дн-08, точный дальномер ОТД.
2. Дальномеры с косвенным измерением параллического угла (вершина угла в точке визирования) и внутриинструментальной базой – дальномер тахеометра ТДС.
3. Дальномеры одинарного изображениями с прямым измерением базы на рейке, установленной на определнной точке, - нитяные дальномеры и дальномеры тахеометров-автоматов с номографическими кривыми.
4. Дальномеры двойного изображения тпа насадок на зрительные трубы с прямым измерением базы на рейке установленной на точке визирования – дальномерные комплекты ДД3, ДН-04, ДД5, ДН-10, ДНП-06, дальномер угломера-тахеометра.
Предназначен для измерения расстояний в инженерной геодезии.
Принцип действия. Переменное напряжение измерительной частоты (f1=30 МГц, f2=27МГц, f3=29,9 МГц) с генератора 3 подается на полупроводниковый излучатель 4 (люменесцентный светодиод на арсениде галлия). Модулированное по амплитуде инфракрасное излучение (λ = 0,9 мкм) светоделительным зеркалом 8 и объективом 10 направляется на отражатель 11, установленный на другом конце измеряемой линии.
Отраженный свет через этот же объектив попадает на фотокатод ФЭУ 7.
На один из двух внешних электродов ФЭУ подается напряжение стабилизированной кварцем частоты (f1 =29.9, f2 = 26.9, f3 = 29.8 МГц) с гетеродина 2. В результате взаимодействия этого напряжения с фототоком, вызванным модулированным измерительной частотой светом, образуется составляющая фототока, имеющая разностную частоту (100 кГц) и несущая информацию о фазе принятого сигнала. На второй, внешний электрод ФЭУ, подается напряжение разностной частоты, полученной в смесителе 1 , через фазовращатель 5 и манипулятор 6. В этом манипуляторе фаза разностной частоты периодически меняется на 180° с низкой частотой, вырабатываемой генератором 12.
В результате взаимодействия составляющей фототока, имеющей частоту 100 кГц, с манипулированным опорным напряжением той же частоты на выходе ФЭУ выделяется низкочастотный сигнал, амплитуда которого является функцйией разности фаз опорного и светового сигналов. Этот сигнал поступает на синхронный детектор 13, на второй вход которого подается напряжение непосредственно с генератора 12. Стрелка индикатора 14 казывает на нуль при разности фаз между опорным и принятым сигналами, 11 
Рисунок 3- Электронно- оптическая схема светодальномера
Методика измерений
Свет из излучателя 1, отражаясь от зеркала 2, проходит через объектив 3 до отражающей поверхности 4. Возвращаясь через объектив 3, свет отражается от зеркала 5, проходит до обратной стороны зеркала 2, отражаясь от него, попадает во входной зрачок 6 световода 7, проходит через светофильтр мотора уровня сигнала 11 и попадает на детектор 8. Канал ОКЗ проходит от излучателя через световод 10, доходит до шторки 9. Когда шторка закрыта для канала дистанции, свет отражается от шторки и попадает на детектор 8 по каналу ОКЗ. (Рис. 14)
Рисунок 4- Оптическая схема дальномера тахеометра в режиме без отражателя
Для того, чтобы оптические схемы дальномеров работали, необходимо, чтобы свет, выходящий из объектива, и свет, идущий обратно на детектор, шли по одному каналу, т. е. каналы излучения и приема были соосны между собой и соосны визирной оси зрительной трубы
Зеркало 2, прозрачно и покрыто амальгамным покрытием, которое отражает инфракрасное излучение.
Безотражательные светодальномеры пока ещё не совершенны, и результат измерения зависит от типа отражающего покрытия и его цвета, например лучше всего пучок света отражается от белого покрытия при этом от чёрного покрытия практический не отражается равной ± 90°. Такую разность можно установить изменением задержки опорного сигнала в фазовращателе. Величина задержки в угловой мере отсчитывается по шкале фазовращателя. Для исключения изменений фазовых задержек в цепях прибора измеряют разность фаз с дистанции и разность фаз при нулевом отсчете, когда свет не направляется на дистанцию, а отражаясь от призмы 9, введенной в световой пучок, попадает на ФЭУ. Разность этих отсчетов составляет разность фаз, накопленную на дистанции.
Комплект светодальномера КГД-3 состоит из приемопередатчика, укладочного ящика, в котором также размещен блок питания с источником питания, трех блоков отражателей, трех штативов и вспомогательных приборов и устройств.
Расстояния измеряют в следующем порядке. Установив и сцентрировав дальномер и отражатель, производят контроль работы электрических цепей и установку требуемых значений контролируемых напряжений. Наводят дальномер на отражатель вначале по визиру, затем с помощью зрительной трубки и окончательно – по максимуму отраженного сигнала. Переменной диафрагмой по индикатору устанавливают уровень сигнала с дистанции, равный уровню сигнала нулевого отсчета. Измерение нулевого отсчета производят не менее 3 раз в положении фазовращателя А (направление вращения стрелки индикатора и ручки фазовращателя совпадает) и столько же в положении Б (направление вращения не совпадает) при фазе нуль. Столько же отсчетов берут при измерении с дистанции. Затем переключают фазу на 90° и повторяют измерения с дистанции и нулевого отсчета.
Аналогичные измерения производят на второй и третьей частотах. Отсчеты при положениях фазовращателя А и Б должны различаться на 180° с допуском ±2°, отсчеты с отклонением более 2° из дальнейшей обработки исключаются. По усредненным из А и Б значениям отсчета на дистанции и нулевого отсчета вычисляют разность фаз раздельно для фазы 0° и фазы 90°. Если полученные значения разности фаз отличаются более чем на 2°, то измерения необходимо повторить. По усредненному значению разности фаз из таблиц находят расстояния по каждой частоте. Мензульная съемка является по сути следующим этапом в переходе от глазомерной съемки планово-высотного плана местности в инструментальной, которой является планово-высотная съемка, осуществляемая с помощью технических теодолитов-тахеометров типа Т30.
Оптический кипрегель представляет собой зрительную трубу с нитяным дальномером, совмещенную с вертикальным угломерным кругом и горизонтальной градуированной линейкой, которая перемещается ручным способом по поверхности мензульного столика.
Линия визира на уровне высоты прибора по оси действия оптического дальномера соответствует линии прокладки на местности. Она графически (вручную) наносится на поле столика. При перенесении рейки вдоль линии визирования на столике отражаются изменения высотных отметок по отношению к точке стояния прибора и затем наносятся на мензульный план.
С переходом к приемам построения топографических планов с помощью электронно-графических приборов и аппаратов дистанционного сканирования рельефа, мензульная съемка с помощью оптических кипрегелей морально устарела. При крупномасштабных планово-высотных съемках данную функцию в настоящее время выполняют с помощью тахеометров, оснащенных плановыми картировочными столиками типа Karti 250 (тахиометр-автомат Dahlta 020, Германия).
Тема 1.2 Автоматизированные средства для инженерно- геодезических работ. Общие сведения об автоматизированных средствах.
Электронные средства инженерной геодезии
Лазерная рулетка – прибор, с помощью которого можно измерить расстояние, определить геометрические размеры помещения. Лазерная рулетка имеет размеры , соизмеримые с размером мобильного телефона. Лазерный дальномер имеет жидкокристаллический дисплей для отображения результатов измерений. Топовые модели лазерных рулеток имеют цветной высококачественный дисплей и видеокамеру для точного наведения на цель. Лазерный дальномер (рулетка) значительно облегчает процесс геодезических и смежных с ними видов работ, в которых очень важно точное измерение геометрических параметров и расстояний. Самое главное преимущество лазерной рулетки перед обычной- это сокращение количества рабочих и
|
Для оптического нивелира вам необходимо выбрать штатив и рейку. Обычно в комплекте покупают легкий алюминиевый штатив или легкий деревянный штатив. Из достоинств таких штативов необходимо отметить небольшой вес и невысокую цену. Нужно помнить, что легкий нивелирный штатив расчитан только на установку оптических нивелиров для стройки и некоторых моделей лазерных нивелиров. На штативах установлен винт с дюймовой резьбой. Рейку обычно приобретают алюминиевую телескопическую. Такие рейки изготовлены из алюминия имеют небольшой вес и комплектуются пузырьковым уровнем и чехлом(чехол иммет лямку для переноски на плече). Широкое распостранение получили нивелирные алюминиевые телескопические рейки длиной 3м/4м/5м, в сложенном состоянии длина рейки не превышает 1.2м. Звенья рейки соединяются между собой в рабочем состоянии помощью кнопок-фиксаторов. Для электронного теодолита отдельно приобретают штатив, иногда рейку. Штатив для теодолита нужен прочнее чем для нивелира, поэтому обычно покупают алюминиевый штатив, который подходит и для установки тахеометров и для установки теодолитов. По-сравнению с нивелирным штативом этот аксессуар для теодолита имеет больший вес и размеры площадки для установки прибора. На такой штатив вы при необходимости сможете установить оптический или лазерный ротационный нивелир. Для электронного тахеометра покупают штатив (алюминиевый или деревянный), веху телескопическую, отражатель(призма или минипризма). Минипризму с минивехой обычно приобретают для работ в строительстве, минивеха имеет небольшие размеры, а минипризма позволяет работать на удалении до 800 метров от электронного тахеометра. Вехи выпускаются длиной до 4,6 метров, и чаще всего изготавливаются из алюминия, раличаются также по способу закрепления секций в разложенном состоянии. Веха комплектуется уровнем и как правило продается вместе с чехлом для переноски.Отражатель можно купить в мягком чехле, чехол удобен для переноски отражателя.
|
Тема 2.3. Электронные теодолиты
Назначение и область применения. Подготовка ЭТ к работе
Электронный теодолит 2Т5Э
Рисунок 5- Электронный теодолит 2Т5Э
Назначение
Теодолит электронный 2Т5ЭН1 (в дальнейшем теодолит) предназначен для измерения горизонтальных и вертикальных углов (зенитных расстояний).
Преимущественная область применения теодолита – разбивка плановых и высотных съемочных сетей, геодезических сетей сгущения, проведение изыскательских и строительных работ, прикладная геодезия.
Условия эксплуатации теодолита
Температура окружающего воздуха, °С .......от минус 20 до плюс 50
Относительная влажность воздуха
при t = 25 °С, %, не более ….………………………………...……………95
Атмосферное давление, кПа (мм рт. ст) ……….600-1067 (450–800)
Напряжение питания, В…………………………………..от 4,3 до 6,0
Теодолит электронный 2Т5ЭН1 экологически безопасен, не
содержит вредных для жизни и здоровья человека токсичных веществ и материалов
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
Средняя квадратическая погрешность измерения одним прие-
мом, не более:
горизонтального угла …………………………….5″ (1,5 мгон)
вертикального угла (зенитного расстояния) ……5″ (1,5 мгон)
Диапазон измерения:
горизонтального угла …………………………….. от 0 до 360º
(от 0 до 400 гон)
вертикального угла ……………….....от плюс 45 до минус 45º
(от плюс 50 до минус 50 гон)
зенитного расстояния …….……………………….от 45 до 135º
(от 50 до 150 гон)
Средняя мощность, потребляемая
теодолитом, Вт, не более ………………………………………………1,5
Время получения результата измерения, с, не более …………0,5
Диапазон работы датчика наклона .…........от минус 5 до плюс 5'
(от минус 90 до плюс 90 мгон)
Систематическая погрешность компенсации
измерения вертикальных углов при наклоне вертикальной
оси от отвесного положения на 1′ (18,5 мгон) наклона,
не более...................................................................................2" (0,62 мгон)
Зрительная труба:
увеличение …………………………………………………….31х
угловое поле ………………………………………..……… 1º30′
диапазон визирования, м ……………………..……….от 1 до ∞
изображение ……………………..……………………... прямое
Цена делений уровней:
цилиндрического ………………………………………..........30″
круглого ( на подставке) ……………………………………..10′
Теодолит соответствует требованиям ГОСТ 10529-96 и выполнен в виде единого электронно-оптического блока. Общий вид теодолита в положении «Круг лево» (КЛ) представлен на рисунке 1, в положении «Круг право» (КП) - на рисунке 5.
Устройства измерения углов выполнены на основе накопительных датчиков фотоэлектрического типа каждый. Датчик угла имеет стеклянный лимб с дорожками грубого и точного отсчета, считывающую диафрагму и фотоприемное устройство. В теодолите используется программная обработка выходных сигналов датчиков углов.
Наклон оси теодолита учитывается автоматически при помощи электронного однокоординатного датчика наклона. Датчик наклона –жидкостный, электролитического типа. Микропроцессорное вычислительное устройство обеспечивает управление режимами работы теодолита, обработку сигналов датчиков, вычисление результатов измерений и получение функций измеренных величин.
На панели управления 2 (см. рисунок 5) расположен четырех-
строчный дисплей 3 (далее по тексту – дисплей) и 11 кнопок:
O – включение/выключение теодолита,
¤ – включение/выключение подсветки дисплея,
Esc – отмена действия, переход на ступень выше по меню,
– движение курсора вверх,
∇ – движение курсора вниз,
◁ – движение курсора влево,
▷ – движение курсора вправо,
функциональные программируемые кнопки F1, F2, F3, F4 (в каждой программе выполняют различные функции).Нажатие кнопок сопровождается звуковым сигналом. На дисплее отображаются буквенная и цифровая информация. При работе в темное время суток сетка нитей подсвечивается светодиодом. Регулировка яркости подсветки сетки нитей осуществляется поворотом рычажка 8. Фокусирование зрительной трубы осуществляется вращением кольца 7 кремальеры. Окуляр регулируется вращением диоптрийного кольца 6 до получения четкого изображения штрихов сетки нитей. Коллиматорный визир 8 предназначен для грубого наведения зрительной трубы на цель.
Точное наведение зрительной трубы в вертикальной плоскости
проводят наводящим винтом 11, в горизонтальной – наводящим винтом 13. При этом соответствующие закрепительные винты 12,14должны быть повернуты по часовой стрелке. На втулках наводящих винтов нанесены круговые риски, соответствующие среднему положению наводящих винтов. Теодолит горизонтируют (вертикальную ось устанавливают в отвесное положение) с помощью круглого уровня 5, установленного на подставке 1, и цилиндрического уровня 4.
1 – зажимной винт; 2 – панель управления; 3 – дисплей; 4 – цилиндрический уровень; 5 – рычажок регулировки подсветки сетки нитей зрительной трубы; 6 – диоптрийное кольцо; 7 – кольцо кремальеры; 8 – коллиматорный визир; 9 – винт; 10 – кассета с элементами питания или аккумулятор; 11,13 – наводящий винт; 12,14 – закрепительный винт
Кассета, элементы питания, зарядное устройство
Кассету 10 устанавливают в углубление на крышке теодолита и закрепляют винтом 9. В кассету устанавливают четыре элемента питания, которые заряжаются с помощью зарядного устройства из комплекта теодолита.
Аккумулятор, зарядное устройство
Аккумулятор 10 устанавливают в углубление на крышке теодолита и закрепляют винтом 9. Аккумулятор заряжают с помощью зарядного устройства. Подсоединение аккумулятора к зарядному устройству показано на рисунке 3.
Рисунок 6- Аккумулятор
Условные обозначения
hi - высота инструмента
Кст – код станции
hv – высота отражателя
НТч – номер точки
КТ ч– код точки
УСТ – установка нуля (обнуление)
Рег – регистрация (сохранить)
Ред – редактирование
Аз – азимут
НАз – номер азимута
VА – вертикальный угол
VZ – зенитный угол
НаО – диррекционный угол
На – горизонтальный угол
Приведение электронного теодолита в рабочее положение
Центрирование
Установить штатив над точкой, подвесить отвес и провести предварительное центрирование отверстия головки штатива. Вдавить ножки штатива и отрегулировать их высоту так, чтобы плоскость головки штатива расположилась горизонтально. Теодолит с подставкой извлечь из футляра, установить на штативе и закрепить становым винтом. Повторить центрирование с помощью отвеса, затянуть становой винт, убрать отвес в пенал штатива. Отгоризонтировать теодолит. Повернуть теодолит так, чтобы ось цилиндрического уровня расположилась параллельно прямой, соединяющей два каких-либо подъемных винта подставки, и вращением16 их в противоположных направлениях вывести пузырек уровня на се-
редину. Повернуть теодолит на 90° и третьим подъемным винтом вывести пузырек уровня на середину. Повернуть теодолит на 180° относительно последнего положения и оценить смещение пузырька уровня. Смещение должно быть не более одного деления. Установить теодолит над точкой с помощью лазерного центрира. Включить лазерный центрир (8.2.1) и отметить положение красной точки. Повернуть теодолит вокруг вертикальной оси на 180° и оценить смещение красной точки. Максимально допустимый диаметр круга, который может описывать точка при вращении теодолита должен быть не более 0,8 мм при высоте теодолита над точкой центрирования 1,5 м.
Точное горизонтирование проводить в режиме измерения углов наклона вертикальной оси.
Включение и выключение
Установить теодолит в положение КЛ. Отвести зрительную трубу теодолита от горизонтального положения окуляром вверх на угол 45º.
Включить теодолит нажатием кнопки «O».
На дисплее высвечивается сообщение.
А) высвечиваются три варианта:
-память в норме
-память неформатирована
-память заполнена
Б) высвечивается индекс неопределенности (плавно без рывков качнуть зрительную трубу вверх вниз на 20°)
2. включение лазеного центрира
а) Меню
б) Тест
в) Наклон оси
г) F2 (Лаз)
д) сброс
3. Начальные установки
а) Меню – Установки – Станция
ЦБ
- кнопка для переключения режима ввода
СБ
- удалить
б) Установки пикета: Меню – Установки - Пикет
в) Ввод даты и текущего времени: Меню – Установки – Дата
г) Установки едениц измерения: Меню – Конфигурация – еденицы измерения
д) Выбор режима измерения вертикальных углов: Меню – Конфигурация –
Параметры – VА
е) Регулировка контрастности табло: Меню – Конфигурация – Контраст – 3
ж) Подсветка сетки нитей: Меню – Конфигурация – Подсветка
4. Измерение углов F1
Работа с внутренней памятью
Создание файла
1.Память→файл→открыть файл
2."Выберите файл" Меню*файл
3. "Выберите файл" 1.создать файл
2.открыть файл
4."Файл открыт"
Открытие файла для записи результатов измерения
1.Память→файл→открыть файл
2."Выберите файл" Меню*файл
3. "Выберите файл" 1.создать файл
2.открыть файл
4."Файл открыт"
Измерение углов
Выбор измерения горизонтального угла
Измерения горизонтальных углов проводятся в режимах Hl и Нr.
В режиме Нr горизонтальный угол увеличивается при повороте
теодолита по часовой стрелке.
В режиме Нl горизонтальный угол увеличивается при повороте
теодолита против часовой стрелки.
Для выбора режима измерения Нr или Hl в режиме измерения
углов нажать кнопку ≪F1≫ (≪Л/П≫).
Выбор измерения вертикального угла
В основном меню с помощью кнопок ≪_≫, ≪_≫ установить кур-
сор ≪→≫ на строке КОНФИГУРАЦИЯ, нажать кнопку ≪F4≫ (≪Ввод≫).
МЕНЮ ▓
ТЕСТ
→КОНФИГУРАЦИЯ
Изм Ввод
Установить курсор ≪→≫ на строке ПАРАМЕТРЫ, нажать кнопку
≪F4≫ (≪Ввод≫).
МЕНЮ*КОНФИГ ▓
ЕДИН. ИЗМЕРЕН.
→ПАРАМЕТРЫ
Изм Ввод
ПАРАМЕТРЫ
ВЕР. V%
Изм Ввод
20
Нажатием кнопок ≪_≫, ≪_≫ выбрать требуемое измерение:
Vа = вертикальный угол (горизонт =0);
Vz-180 = зенитное расстояние (зенит=0);
Vz-360 = зенитное расстояние (зенит=0),
V% = (уклон в %).
Рисунок 4
Подтвердить выбор нажатием кнопки ≪F4≫ (≪Ввод≫). Выбранное значение сохраняется после выключения теодолита.
Проведение измерений
Обнуление горизонтального угла
Перейти в режим измерения углов из меню нажатием кнопки
≪F1≫ (≪Изм≫).
ИЗМЕРЕНИЕ УГЛОВ
Нr знач
Va знач
Л/П Фикс Уст0
Для обнуления горизонтального угла нажать кнопку ≪F4≫
(≪Уст0≫).
ИЗМЕРЕНИЕ УГЛОВ
Нr 0″
Va знач
Л/П Фикс Уст0
Значение горизонтального угла будет обнулено.
Установить режим измерения углов. Навести зрительную трубу
на визирную цель А. Провести обнуление горизонтального угла. Навести зрительную трубу на визирную цель В. На дисплее высветятся результаты измерения.
Обратная угловая засечка
Вычисление координат станции по трём точкам с известными координатами. Направление измерений по часовой стрелке.
1.Меню
2.Программы
3.Обратная засечка
4.Клавиатура
5.Ввести координаты т.№1 Ввод→”Спд”
6.ввести координаты т. №2,3
Обратная засечка
Х
Y
Ha
Обратная засечка
1.Файл
2.Клавиатура
Точка 1.
7.Навести зрительную трубу на т. №1-ввод
8. На т.№2-ввод
9. №3
10.Высвечиваются координаты станции
11.Если необходимо записать “ввод”, если нет “сброс”
Обратная засечка
X0
Y0
Координаты станции следующие
Ориентирование теодолита относительно исходного дирекционного угла
Установить режим измерения углов.
ИЗМЕРЕНИЕ УГЛОВ
Нr знач
Va знач
Л/П Фикс Уст0
Для установки дирекционного угла поворачивать теодолит до
получения на дисплее значения дирекционного угла. Нажать кнопку
≪F3≫ (≪Фикс≫). На дисплее высветится значение дирекционного угла.
Навести зрительную трубу на визирную цель, расположенную
на направлении, соответствующем начальному дирекционному углу.
Нажать кнопку ≪F4≫ (≪Уст0≫). Отсчет горизонтальных углов будет проводиться от данного направления.
Калибровки
Калибровки рекомендуется проводить после длительного
транспортирования, до и после продолжительных периодов работы и
при изменении температуры более чем на 10 °С.
Коллимационную погрешность, место нуля вертикального
круга, индекс датчика наклона определяют при двух положениях тео-
долита: КЛ и КП.
Установить курсор ≪→≫ на строке КАЛИБРОВКИ, нажать кноп-
ку ≪F4≫ (≪Ввод≫).
Установить курсор ≪→≫ на строке ИНДЕКСЫ УГЛОВ, нажать
кнопку ≪F4≫ (≪Ввод≫).
На дисплее высвечиваются значения коллимационной погреш-
ности С0 и места нуля вертикального круга MZ0*, определенные ра-
нее.
Для перехода к определению новых значений нажать кнопку
≪Esc≫.
Навести зрительную трубу на визирную цель, близкую к гори-
зонтальной плоскости, в положении теодолита КЛ.
Через 3 - 4 с (время успокоения датчика наклона) нажать кнопку
≪F4≫ (≪Ввод≫).
Навести зрительную трубу на ту же визирную цель, близкую к
горизонтальной плоскости, в положение теодолита КП.
Через 3-4 с нажать кнопку ≪F4≫ (≪Ввод≫).
На дисплее высвечиваются значения коллимационной погреш-
ности С0 места нуля вертикального круга MZ0.
Нажать кнопку ≪F4≫ (≪Ввод≫).
Для выхода в режим КАЛИБРОВКИ нажать кнопку ≪Esc≫.
Установить курсор ≪→≫ на строке ИНДЕКСЭЛ.УР., нажать
кнопку ≪F4≫ (≪Ввод≫).
Навести зрительную трубу на визирную цель, близкую к гори-
зонтальной плоскости, в положении теодолита КЛ.
Через 3 - 4 с (время успокоения датчика наклона) нажать кнопку
≪F4≫ (≪Ввод≫).
Навести зрительную трубу на ту же визирную цель, близкую к
горизонтальной плоскости, в положение теодолита КП.
Через 3-4 с нажать кнопку ≪F4≫ (≪Ввод≫).
На дисплее высвечивается индекс датчика наклона Е0.
Нажать кнопку ≪F4≫ (≪Ввод≫).
Технологические режимы. Проверки теодолита
Условия проведения проверки
1 Перед началом поверки геодезические приборы и все используемые при ее проведении технические средства должны быть приведены в рабочее состояние в соответствии с инструкциями по их эксплуатации (ИЭ).
2 При выполнении поверки в помещении должны выполняться следующие требования:
- температура окружающего воздуха должна быть в пределах (+20±5) °С;
- скорость изменения температуры должна быть не более 3 °С в час;
- относительная влажность не более 90%;
- колебания напряжения электропитания - не более 10%.
При проведении поверки вне помещения условия видимости должны быть благоприятными, колебания изображения - минимальными, на приборы не должны попадать прямые солнечные лучи, скорость ветра не должна превышать 4 м/с; измерения должны проводиться при полном отсутствии осадков.
3 При проведении поверки должны соблюдаться правила работы с измерительными приборами, указанные в эксплуатационной документации, а также правила по технике безопасности.
4 Технологическую поверку проводит специалист, за которым закреплено поверяемое средство измерений (СИ) для выполнения топографо-геодезических работ.
Поверки
Поверка юстировки уровней и лазерного центрира
А)Повернуть теодолит так, чтобы ось цилиндрического уровня расположилась параллельно прямой, соединяющей два подъемных винта подставки, и вращением этих винтов в противоположных направлениях установить пузырек уровня на середину. Повернуть теодолит на 90° и третьим подъемным винтом установить пузырек уровня на середину. Затем повернуть теодолит на 180° и оценить смещение пузырька от среднего положения.
Если смещение пузырька не превышает одно деление , то условие поверки выполнено.
Если смещение пузырька превышает одно деление, половину смещения исправить подъемным винтом подставки, вторую половину– юстировочным винтом 6 (см. рисунок 2) уровня. Пузырек круглого уровня подставки ввести в пределы малой окружности соответствующими юстировочными винтами. Повторить поверку.
Б)Ввести изображение перекрестия марки в пятно луча лазерного центрира при помощи подъемных винтов подставки. Затем повернуть теодолит на 180° и оценить смещение марки относительно точки лазерного центрира .
Смещение равное радиусу малой окружности сетки нитей марки, соответствует погрешности центрирования х, равной при высоте штатива i=1,2м= х=1,2мм, в данном случае условие поверки считается выполненым.
При смещении более радиуса, следует отьюстировать центрир и повторить поверку.
Поверка наклона сетки нитей зрительной трубы
Установить теодолит на штативе и отгоризонтировать. Навести зрительную трубу на визирную цель и, вращая теодолит вокруг вертикальной оси в пределах длины горизонтального штриха сетки нитей, проследить, не сходит ли изображение визирной цели с горизонтального штриха сетки нитей.
При отклонении не более чем на три ширины горизонтального штриха сетки нитей, условие поверки выполнено.
При отклонении более чем на три ширины горизонтального штриха сетки нитей снять кольцо 7 кремальеры , ослабить затяжку четырех юстировочных винтов сетки нитей. Вращением этих винтов (один из винтов вывинчивать, диаметрально противоположный ввинчивать на тот же угол поворота) сместить сетку нитей в требуемом направлении. Затянуть юстировочные винты. Повторить поверку.
Поверка юстировки коллиматорных визиров
Поверку следует проводить по марке с двумя перекрестиями, удаленной не менее чем на
50 м.
Навести зрительную трубу по коллиматорному визиру на верхнее перекрестие марки и оценить смещение изображения нижнего перекрестия марки относительно перекрестия сетки нитей зрительной трубы.
Если изображение перекрестия марки смещено с перекрестия сетки нитей зрительной трубы не более чем на ¼ поля зрения, то условие поверки выполнено.
Если изображение перекрестия марки смещено с перекрестия сетки нитей зрительной трубы более чем на ¼ поля зрения, слегка вывинтить четыре крепежных винта визира, навести зрительную трубу на нижнее перекрестие марки и повернуть визир в горизонтальной
плоскости до совмещения вертикального штриха его сетки нитей с верхним перекрестием марки. При завинчивании крепежных винтов добиться совпадения горизонтального штриха сетки нитей визира с перекрестием марки. Перевести зрительную трубу через зенит, повернуть теодолит на 180° и выполнить поверку второго визира.
Поверка коллимационной погрешности, места нуля вертикального круга, индекса датчика наклона
Поверку следует проводить при круге лева и права. Навести зрительную трубу теодолита на визирную цель, близкую к горизонтальной плоскости при КЛ и КП.
Навести зрительную трубу при положении КЛ на визирную цель близкую к горизонтальной плоскости. Затем при положении КП навестись на ту же точку.
На дисплее высвечивается коллимационная погрешность, место нуля вертикального круга, индекс датчика наклона.
Условие поверки будет выполнено при соблюдении следующих условий:
- коллимационная погрешность С≤±2t≤±10´´
- место нуля МО≤±2t≤±10´´
- индекс датчика наклона Е0= Е01≤±2t =≤±10´
Поверка устойчивости штатива и подставки
Закрепить теодолит на штативе, привести вертикальную ось в отвесное положение и навести зрительную трубу на визирную цель. Приложив к головке штатива небольшое крутящее усилие в горизональной плоскости, сместить визирную ось с выбранной цели на половину ширины биссектора сетки нитей. После снятия усилия проверить, имеется ли остаточное смещение вертикального штриха сетки нитей теодолита относительно изображения цели. Повторить проверку, прикладывая к головке штатива крутящее усилие противоположного направления. Для устранения остаточных смещений штатива затянуть гаечным ключом болты в шарнирах головки, в наконечниках и винты крепления деревянных стержней ножек в верхней металлической обойме.
При недостаточной устойчивости подставки отрегулировать ход подъемных винтов или завинтить гайку 2 (см. рисунок 2), ослабив стопорный винт.
Ход подъемного винта подставки отрегулировать юстировочным винтом 4 .
Тема 2.4. Цифровые нивелиры и лазерные построители плоскости
Конструкция и принцип работы цифровых нивелиров
В настоящее время наибольшая степень автоматизации геометрического нивелирования достигается при использовании цифровых нивелиров, которые выпускаются только зарубежными фирмами.
Эти приборы являются пассивными. В качестве приемного устройства в них использована ПЗС-матрица (прибор с зарядовой связью), устанавливаемая в плоскости изображений, создаваемых зрительной трубой цифрового нивелира. В качестве примера на представлена оптическая схема цифрового нивелира DINI.
Рисунок 6- Оптическая схема цифрового нивелира DINI:
1 — объектив; 2 — фокусирующая линза; 3, 4 — призмы; 5 — нити; 6 — куб-призма; 7 — сетка нитей; 8 — окуляр; 9 — зеркало-компенсатор; 10 — сенсорный приемник излучения; 11 — воздушный демпфер; 12 — корпус трубы; А, В, С, D — точки закрепления нитей
Рисунок 7- Внешний вид цифрового нивелира DINI
1 — визир; 2 — объектив; 3 — кремальера; 4 — клавиша пуска измерений; 5 — окно круглого уровня; 6 — наводящие винты; 7 — подставка; 8 — карта памяти; 9 — интерфейсный порт; 10 — клавиатура; 11 — дисплей; 12 — крышка окуляра; 13 — окуляр
С помощью ПЗС-матрицы 10 распознается кодовая маска на нивелирной рейке, изображение которой получают с помощью объектива 1 в плоскости сетки нитей 7 и в плоскости чувствительной поверхности ПЗС-матрицы. В отличие от традиционных оптических нивелиров, при работе с цифровым нивелиром отсчет производится автоматически и вносится в память прибора.
С помощью цифрового нивелира можно автоматически осуществлять отсчеты по нивелирной рейке, определять расстояния до реки и вычислять превышения между нивелируемыми точками. Внутренняя память рассчитана на хранение измерений 8000 точек. Данные нивелирных ходов могут быть уравнены по методу наименьших квадратов программным обеспечением. Уникальные возможности цифровых нивелиров обеспечивают возможность увеличить производительность на 50 % по сравнению с традиционными оптико-механическими приборами, а также достигнуть наивысшего уровня точности измерений, что позволяет их использовать для выполнения нивелирных работ всех классов и слежения за деформациями.
Все цифровые нивелиры являются самоустанавливающимися и высокоточными, поэтому для нивелирования обычно используются инварные рейки, для менее точных работ фиберглассовые, имеющие несколько больший температурный коэффициент расширения, и поэтому менее точные. На эти рейки наносится кодовая маска, по которой автоматически считываются отсчеты в процессе нивелирования. Все фирмы выпускают рейки к кодовым нивелирам, которые не могут быть использованы для визуального отсчета.
Как правило, цифровые нивелиры используются при выполнении высокоточных геодезических работ. Особенно эффективно их использование при измерении деформаций сооружений и исследовании движений земной коры, вызванных как естественными причинами, так и техногенными факторами.
Современные цифровые нивелиры позволяют значительно повысить производительность при выполнении нивелирования, однако диапазон измеряемых превышений и скорость выполнения работ во многом диктуются используемым методом измерений, т. е. геометрическим нивелированием.
Поэтому интерес исследователей всегда вызывал метод тригонометрического нивелирования, позволяющий определять превышения между точками, удаленными на значительные расстояния. При этом ограничения по дальности обусловлены в первую очередь снижением точности из-за влияния внешних условий (вертикальной рефракции).
Скорость нивелирования и диапазон измеряемых превышений могут быть во много раз повышены, если использовать принцип измерений, основанный на сканировании лазерным пучком в вертикальной плоскости с угловой скоростью, закон изменения которой известен.
Рисунок 8- Структурная схема сканирующего лазерного профилографа:
1 — лазер; 2 — оптическая система; 3 — сканирующий узел; 4 — цилиндрическая линза; 5 — фотоприемники; 6 — усилители; 7 — блок обработки; 8 — отражатели, установленные на рейке
При этом в плоскости развертки вдоль нивелируемой трассы перемещалась вертикальная рейка с двумя отражателями. Вертикальный угол на каждый отражатель определялся по временному интервалу между импульсами: между опорным импульсом и импульсом от соответствующего отражателя, т. е. так же, как при измерении углов сканирующим устройством. Так как частота сканирования может составлять сотни Гц и более, то скорость передвижения отражателя вдоль трассы практически не ограничена.
Для проверки этого метода нивелирования была использована лазерная контрольно-измерительная система (ЛКИС)
Рисунок 9- Внешний вид лазерной контрольно-измерительной системы (ЛКИС)
1 — передатчик; 2 — приемник; 3 — цифропечатающее устройство; 4 — компьютер
Частота сканирования составляла 100 Гц. В момент измерений определяли углы наклона на оба отражателя, затем вычислялось расстояние по известному базису между отражателями и измеряемому параллактическому углу. Как показали испытания, точность определения отметок точек на участке до 500 м характеризуется средней квадратической ошибкой порядка 10 см. 
|
