С.В. Ковалев
В 1983 г. окончил Ташкентский топографический техникум по специальности
"топография". Прошел обучение по ремонту и сервисному обслуживанию
оборудования компаний УОМЗ (1994), Nikon и Karl Zeiss (1998), Geodimetr
(2000), FPM Holding GmbH (2003). С 2003 г. по настоящее время - директор
компании "Фирма Ковалевъ".
Создание книги о ремонте всех тахеометров будет бесполезным
трудом, ибо она окажется объемом в несколько тысяч страниц.
В настоящее время основными производителями электронных тахеометров
являются следующие компании: Leica Geosystems (Швейцария),
Trimble Navigation (США), Topcon Positioning Systems (Япония), Sokkia
(Япония), Pentax (Япония), Nikon (Япония). Каждая из фирм производит
несколько типов тахеометров одновременно, и при этом, с периодичностью
в 2-3 года, меняет модельный ряд и совершенствует существующие модели.
За время, которое уйдет на сбор материала для книги, современные модели
устареют и появятся новые. Поэтому лучше рассказать о геометрических
принципах действия тахеометров, их диагностике и ремонте. Используя
эту информацию, можно будет понять суть неисправности и попытаться ее
устранить применительно к конкретному случаю.
Электронный тахеометр — это комплексный прибор, объединяющий теодолит,
светодальномер, процессор и ряд дополнительных устройств, таких как
переключатель ОКЗ-дистанция, мотор уровня сигнала, фотоприемники угломера
и компенсатор. Процессор необходим для управления этими устройствами
и их взаимодействием, а также регистрации всех измеряемых величин и
их обработки.
Параллельно, электронный тахеометр можно рассматривать только с геометрической
точки зрения, так как все устройства, входящие в его состав, должны
иметь строгое взаимное положение по осям и плоскостям. Кроме оптических
осей, таких как визирная ось, в тахеометре есть и оптико-электронные
оси, например, ось дальномера.
Для диагностики и ремонта надо иметь обо всем этом представление.
Изучение принципиального устройства тахеометров лучше всего начать с
ознакомления с его геометрической схемой.
Геометрическая схема электронного тахеометра
Представим геометрическую схему прибора в виде ряда утверждений:
— ось вращения зрительной трубы 1 должна быть перпендикулярна оси вращения
прибора 2(рис. 1);
— плоскости лимбов горизонтального 1a и вертикального 2б измерительных
кругов должны быть перпендикулярны осям их вращения 1 и 2 (рис. 2);
— плоскость фотоприемного устройства 1 должна быть параллельна плоскости
лимба 2 (рис. 3);
— визирная ось зрительной трубы 1 должна совпадать с главной оптической
осью 2 и с измерительной осью светодальномера 3 (рис. 4);
— ось компенсатора 1 должна быть параллельна оси цилиндрического уровня
2 (рис. 5);
— центральная ось зрительной трубы 1 должна совпадать с визирной осью
2 (рис. б);
— геометрический центр лимба 1 должен совпадать с осью его вращения
2. Невыполнение этого условия вызывает эксцентриситет 3 (рис. 7).
Далее перейдем к изучению оптических схем дальномеров.
Для примера рассмотрим оптические схемы инфракрасного отражательного
дальномера серии R Karl Zeiss и безотражательного дальномера серии 33OODR
Trimble.
Оптическая схема дальномера тахеометра серии R Karl Zeiss представлена
на рис. 8. Свет, выходя из излучателя 1, когда открыта шторка 2, проходит
по каналу ОКЗ а в приемник 4. Когда шторка перекрывает канал ОКЗ, она
открывает канал дистанции б и свет, отражаясь от призмы 3 и зеркала
5, проходит через объектив 6 на отражатель 7. Отразившись от отражателя
7, свет проходит через объектив 6 и, отражаясь от зеркала 5 и призм
3, попадает на приемник 4.
Оптическая схема безотражательного дальномера тахеометра серии 33OODR
Trimble представлена на рис. 9. 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.
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 со-осны визирной оси зрительной трубы. Это можно проверить и
настроить на видеоколлиматоре.
Теперь можно перейти к техническому оборудованию, дефектам приборов,
причиной которых является нарушение геометрии, и методикам их диагностики
и исправления.
Для проверки геометрических условий необходимо иметь коллиматорный стенд.
Геометрия этого устройства представлена на рис. 10. Три зрительные трубы,
расположенные на точках 2, 3, 4 окружности, направлены в ее центр 1.
Продолжение следует
Resume:
There are so many modifications of the up-to-date electronic tacheometers
and the modification time is so short that preparation of a manual on
their repair turns out to be useless. It is proposed to consider the
geometrical principles of the electronic tacheometer operation in order
to fulfill the diagnostics and repairing independent of the instrument
type and model.
There considered the main geometrical parameters of the electronic tacheometers,
optical schemes of the infrared distance meters operating in both modes.
Основы
диагностики и ремонта электронных тахеометров
Журнал "Геопрофи" №2, 2004
В мастерской коллиматорный стенд выглядит так, как представлено
на рис. 11. Тахеометр 1 устанавливается на тур 2, снабженный подъемным
механизмом, чтобы тахеометр можно было поднять на высоту пересечения
визирных осей 4 коллиматорных труб 5. Колли-маторная труба 5б должна
быть строго горизонтальна, чтобы имелась возможность выполнять по ней
ориентирование вертикального круга, а также поверку и юстировку двойной
коллимационной ошибки и места нуля. По трубам 5а и 5в проверяется неравенство
подставок. Когда в трубе 5в вместо сетки нитей установлена оптическая
шкала, проще оценить и исправить неравенство подставок.
Снабдив горизонтальную трубу коллиматора видеокамерой 2 и монитором
3, появляется возможность настраивать оптико-электронные каналы светодальномернои
части тахеометра 4 (рис. 12).
Для настройки совмещают сетки нитей коллиматора 5 и тахеометра 6 и включают
режим наведения «F1 dist» в тахеометре. На тахеометре появится изображение
излучателя 7. Используя юстировочные винты дальномерной части тахеометра,
необходимо «посадить» изображение излучателя
на сетку нитей. Когда пятно 7а совместится с пересечением сетки нитей,
визирная и даль-номерная оси станут соосны. Затем, при помощи светодиода,
необходимо подсветить приемный канал тахеометра: его изображение 8 появится
на мониторе. Если изображение расфокусировано, то его следует сфокусировать,
перемещая диафрагму световода 8а вверх-вниз, а затем совместить пятно
приемного канала 8а с центром пересечения сетки нитей. Таким образом
добиваются соосности каналов. Если этого не сделать, то максимум сигнала
будет смещен от центра отражателя, а сигнал — существенно ослаблен.
Изучив геометрическую схему электронных тахеометров, легко определить
многие угломерные и дальномерные неисправности, а также понять логику
их диагностики и ремонта, которая одинакова для всех типов электронных
тахеометров.
Перечень неисправностей электронных тахеометров и причины их возникновения
приведены в таблице.
Устранение неисправностей электронных тахеометров
При загрязнении лимба его необходимо очистить.
Если лимб сколот, его следует заменить.
При наличии эксцентриситета лимба необходимо устранить эксцентриситет.
Рассмотрим геометрию эксцентриситета лимба (рис. 13), где 1 — геометрический
центр лимба, 2 — ось его вращения, а
— линейная величина эксцентриситета, 1 и 1' — геометрический центр лимба
при диаметрально противоположных положениях прибора.
При недопустимом значении эксцентриситета штрих лимба отклоняется от
фотоприемного устройства и, следовательно, прекращается считывание угла.
При дальнейшем вращении штрихи приближаются к фотоприемному устройству,
и считывание возобновляется.
Фирмы-изготовители по-разному крепят лимбы: одни— прикручивают лимбы
винтами к оси, другие — приклеивают. Поэтому трудно дать совет,как его
исправить. Целесообразно приобрести на заводе-изготовителе новый комплект
с лимбом и заменить его.
Для проверки положения и фокуса фотоприемного устройства следует знать
принцип его действия, а для исправления и настройки использовать осциллограф.
Рассмотрим принцип работы угломерного устройства и методику устранения
неисправностей.
На лимбе нанесены две полосы со штрихами, толщина которых равна промежутку
между ними. Лимб просвечивается светодиодом, и изображение штрихов попадает
на дифракционную решетку фотоприемника. Под каждой из полос лимба установлено
два окна фотоприемника, одно из которых «sin», другое — «cos». Фотоприемное
устройство лимба снабжено предварительным усилителем датчика угла в
виде микросхем, расположение которых зависит от типа тахеометра и завода-изготовителя.
Для юстировки необходимо найти входы и выходы «sin» и «cos» для каждой
из полос лимба, а затем выход, который объединяет и усиливает их, и
одновременно подключить к каналам Х и Y осциллографа. На его экране
появиться осциллограмма в виде фигуры Лиссажу —1 (рис. 14). Когда лимб
не вращается, осциллограмма имеет вид прямой линии. Когда лимб вращается,
штрихи лимба прерывают свет от светодиода и появляется частота, а осциллограмма
принимает вид синусоиды. Причем,значение частоты зависит от скорости
вращения лимба.
Перемещая фотоприемное устройство в плане и по высоте относительно лимба,
следует добиться максимальной амплитуды, при этом фигура Лиссажу будет
отображаться в виде круга — 2. При максимальном диаметре круга необходимо
закрепить фотоприемное устройство в этом положении.
В том случае, когда фигура Лиссажу построена, но меняется при повороте
лимба, — присутствует эксцентриситет. Описанная выше методика используется
для юстировки кодовых лимбов.
Для юстировки штрихкодовых лимбов с позиционными датчиками необходима
сервисная программа завода-изготовителя, которую имеют все тахеометры.
Причем эти программы (в зависимости от модели тахеометра) бывают встроенны
в прибор или поставляются в виде отдельных программ, устанавливаемых
на компьютер.
В современных тахеометрах, кроме механики, оптики и электроники, присутствует
программа ввода поправок, которая учитывает ошибки и вводит поправки
в результаты измерений автоматически (например, дельтаДЦ — циклическая
погрешность дальномера). При неверно установленном начальном отсчете
на вертикальном круге необходимо войти в сервисную программу, привести
зрительную трубу в горизонтальное положение и указать штрих, который
программа автоматически запомнит в качестве начала отсчета. Следует
отметить, что подтверждение начального штриха необходимо выполнять при
«круге лево». Если выполнить ориентирование вертикального круга при
«круге право», то тахеометр будет запоминать углы с разворотом на 180°,
а исполнитель будет выполнять этим прибором зеркальную съемку. При неверно
установленном компенсаторе необходимо войти в программу юстировки компенсатора
и, приведя круглый уровень подставки тахеометра подъемными винтами в
«нуль-пункт», перемещать компенсатор до тех пор, пока он не будет выведен
в «нуль-пункт» с ошибкой не более 20". Затем компенсатор следует
закрепить. В случае неверных значений поправок в программе следует взять
правильные значения поправок на заводе-изготовителе и внести их в программу
ввода.
Если начальный отсчет на вертикальном круге установлен при положении
«круг право», необходимо осуществить ориентирование вертикального круга
при положении «круг лево», как описано выше.
RESUME
There are so many modifications of the up-to-date electronic tacheometers
and the modification time is so short that preparation of a manual on
their repair turns out to be useless. It is proposed to consider the
geometrical principles of the electronic tacheometer operation in order
to fulfill the diagnostics and repair-| ing independent of the instrument
type and model.
The basic malfunctions electronic tacheometers and the reasons of their
occurrence are considered. Detailed recommendations on elimination of
these malfunctions are given.
Компания ООО "Фирма Ковалевъ" подписала соглашение на поставку
GPS приемников фирмы NAVCOM. В том числе GPS приемников в режиме STAR
FIRE SF-2050G/SF-2050M, SF-2040G
Приемники в ближайшее время будут переданы на испытания в регионы Сибири
и Дальнего Востока. Параллельно будет производиться их сертификация.
Рис.1
Оси вращения прибора
Рис.2
Вертикальное сечение лимбов
Рис.3
Расположение фотоприемных устройств лимбов
Рис.6
Рис.7
Эксцентриситет лимба
Рис.8
Оптическая схема дальномера тахеометра серии R Karl Zeiss
Рис.9
Оптическая схема безотражательного дальномера тахеометра серии 3300DR
Trimble
Рис.
10 Геометрическая схема коллиматорного стенда
