Дальномеры
Практически все светодальномеры в электронных тахеометрах работают по
одному принципу. Модулированный свет, выходя из излучателя в положение
ОКЗ, светит напрямую в приемник. В положении "Дистанция" свет
выходит до отражателя, возвращается обратно, регулируется автоматическим
светофильтром и попадает в приемник. Процессор дальномера выдает команду
переключателю "ОКЗ-дистанция" в нужное время пустить свет
по нужному каналу. Так работают и аналоговые, и цифровые светодальномеры.
В результате получается информационный сигнал о значении измеряемой
линии.
Любой дальномер работает только тогда, когда канал передачи будет сообщен
каналу приема и привязан к визирной оси зрительной трубы тахеометра.
Знание этих принципов дает массу возможностей для диагностики и ремон:
та дальномерной части тахеометров. Но, применяя одни и те же принципы,
каж дое конструкторское бюро, завод-изго товитель, могут использовать
их абсо лютно по-разному. В светодальномере главное - излуча-тель и
приемник, остальное выполняет вспомогательные функции. При измерении
линии приёмник и излучатель работают без перерыва. Задача процессора
переключателем "ОКЗ- дистанция" направить свет в нужное русло.
Зная о том, что приемник капризен и может работать только на свете определенной
силы, процессор услужливо заставляет вращаться светофильтр на нужное
приемнику затемнение, получая от него информацию по обратной связи.
Поскольку в приборах очень мало места, большинство заводов пускает свет
через световоды. Некоторые заводы обходятся без них.
Возьмем, к примеру, дальномерную часть тахеометра DTM310. Излучатель
припаян прямо к плате генератора масштабных частот. Поверх излучателя
установлен корпус с отверстием под световод, который имеет два конца:
входной на излучателе и выходной перед блоком оптики. Оба конца световода
надо настраивать. Цель - добиться того, чтобы максимум света из излучателя
работал. Входной конец можно отъюстировать только электронным способом,
причем юстировка осуществляется по уровню сигнала. Выходной конец надо
юстировать в плане, то есть по визирной оси, и затем в фокусе.
Разумеется, перед юстировкой световода надо отъюстировать теодолитную
часть тахеометра, то есть устранить МО и 2С. Зная, что визирная ось
на месте, достаточно вынуть входной конец из корпуса излучателя и дать
на него свет. К объективу крепится отражатель. При наблюдении в объектив
в поле зрения видно размытое пятно света. Продольным перемещением световода
достигается фокусирование пятна света в четкий круг. Поперечным переМеще-,нием
полученный круг устанавливается на центр креста сетки нитей. Таким образом
выходной конец юстируется и по позиции, и в фокусе. Входной конец так
"подглядеть" уже не получит-ся. корпус излучателя на плате
ГМЧ неподвижен. Значит, юстировка будет осуществляться только в фокусе,
то есть продольным перемещением. На плате приемника стоят несколько
измерительных контактов, которые обозначены маркировкой ТР1, ТР2 и т.
д. Включив дальномер на измерения нажатием клавиши "MEAS",
зная, что все дальномеры начинают измерения с канала "Дистанция",
можно вынуть из платы разъем переключателя "ОКЗ-дистанция".
Теперь команда процессора не может достигнуть переключателя, и он будет
стоять только в положении "Дистанция". Пощупав контакты ТР
щупом осциллографа, надо найти синусоидальный сигнал. Перемещая входной
конец световода, нужно заставить вырасти его амплитуду.
Тут сразу капризный приемник потребует ослабления света. Процессор заставит
светофильтр мотора уровня сигнала погасить его, и амплитуда упадет.
Это мешает оценить реальный уровень сигнала. Когда светофильтр погасит
сигнал, разъем мотора следует вынуть из платы приемника и перемещением
входного конца световода добиться максимального увеличения амплитуды
сигнала. Затем надо вновь Подключить мотор фильтра, чтобы он погасил
сигнал, и снова отключить его для поиска еще более высокого уровня сигнала.
Таким образом достигается максимальный уровень сигнала. На этом юстировка
канала приема и передачи завершена. Зная о том, что приемник капризен
и использует свет только в меру, можно измерить уровень сигнала "Дистанция"
в тот момент, когда его погасит светофильтр. Перемещая диафрагму канала
ОКЗ, надо добиться амплитуды, замеченной на канале "Дистанция".
А чтобы дальномер работал только на канале ОКЗ, надо вынуть разъем переключателя,
когда шторка встанет в эту позицию.
Так производится настройка дальномера. Но сегодня многие заводы отказались
от аналоговых дальномеров и используют цифровую электронику, для ремонта
которой необходим компьютер с соответствующими программами. Но принцип
настройки при этом не изменился. Возьмем для примера Trimble 3605. 6
нем излучатель светит сверху на зеркало, которое посылает свет, сломав
его на 90°, на дистанцию. Между излучателем и зеркалом стоит фильтр.
Когда дальномер находится в режиме "Отражатель", фильтр ослабляет
сеет излучателя. Когда дальномер переведен в режим "Без отражателя",
мотор отодвигает фильтр, и свет проходит напрямую на зеркало. Для нормальной
работы дальномера надо достигнуть соосности лазерного и визирных лучей.
Станина, на которой стоит излучатель, оснащена двумя котировочными винтами,
которые наклоняют пластину лазера по осям. Пружины прижимают пластину
к станине и являются возвратным механизмом. Для настройки соосности
следует включить лазерный указатель, навести его на препятствие в 15-20
м, затем перемещением излучателя вверх-вниз добиться максимальной фокусировки
пятна, а котировочными винтами на пластине убрать одну половину отклонения
пятна от центра креста сетки нитей, вторую половину отклонения убрать
перемещением всего дально-мерного блока.
Настроив таким образом канал "Передача", следует приступить
к настройке канала "Прием". Под обратной стороной зеркала
находится входной конец световода. При помощи двух котировочных винтов
можно перемещать посадочное место световода под осями, а продольным
перемещением световода в посадочном месте можно найти его оптимальный
фокус. Для этой настройки нужно иметь подсветку, которая устанавливается
между приемником и выходным концом световода, и видеоколлиматор. Выставив
световое пятно световода в центр креста сетки нитей, следует приступить
к окончательной фокусировке входного конца световода. Для этого нужно
включить дальномер в режим "Без отражателя", навести на желательно
светлую поверхность в 15-20 м и внимательно следить за перемещением
светофильтра мотором уровня сигнала. Перемещая в фокусе входной конец
световода, надо добиться, чтобы светофильтр вставал в самой темной позиции.
Это значит, что свет сфокусирован прямо на приемник, и он требует его
ослабления.
Контролем служит измерение линии е режиме "Без отражателя"
не менее 70 м. Теперь осталось настроить рефе-ренц-сигнал или канал
«ОКЗ». Безотражательный режим не любит коротких линий, и четкой настройки
канала «ОКЗ» можно добиться, только измеряя линии 1-1,5 м. В стороне
от излучателя, так, чтобы не более 0,5% света уходило на приемник, установливается
призма со светотводом, выходной конец световода подходит под шторку,
от которой отражается на приемник. Перемещая выходной конец световода
в фокусе,надо добиться, чтобы дальномер измерил линию 1-1,5 м.
Разумеется, все заводы-изготовители, включая Nikon и Trimble, имеют
свои методики, технологическое оборудование и сервисные программы для
выполнения этих настроек. Перечисленные примеры приведены для понимания
логики этих работ. Дело в том, что завод использует определенную информацию
для анализа юстировки, а механик-самоучка, не имеющий возможности пройти
заводское обучение, может анализировать качество настройки, учитывая
"капризность" приемника и "услужливость" мотора
уровня сигнала. Кроме того, знание этих несложных принципов поможет
грамотно диагностировать неисправности.
Далее приведены некоторые неисправности дальномеров и методики их диагностики
и исправления.
Неисправности
1. Максимум сигнала не в центре отражателя.
2. Дальномер пробрасывает десятки
метров в линиях либо дает код неисправности "неоднозначность".
3. Дальномер измеряет линию только определенной длины, ближе или дальше
измерять отказывается.
4. Дальномер на холоде отказывается измерять линии либо резко падает
дальность.
Причины неисправностей
1. Не соблюдена соосность визирной
и лазерной осей.
2. Уровни сигналов ОКЗ и дистанция не выровнены, что привело к неоднозначности.
3. Отказ работы мотора уровня сигнала, фильтр не реагирует на свет.
4. - Плохо настроен приемный канал.
На холоде чувствительность приемника падает, недостаточно приходящего
света;
- клинит мотор переключателя "ОКЗ-дистанция".
Практика показывает, что электронные платы, излучатели, приемники выходят
из строя крайне редко. Основными причинами неисправностей становятся
смещения оптических и механических деталей, как правило, из-за постоянных
трясок при транспортировке прибора. Работа механика состоит в том, чтобы
направить свет в нужное место.
Угломеры
В оптическом теодолите свет попадает через зеркало подсветки, а приемником
информации является глаз наблюдателя, берущего отсчет в окуляре оптического
микрометра.
В электронных тахеометрах работу подсветки выполняет светодиод, в качестве
микрометра используется дифракционная решетка, а приемником информации
является фотоприемное устройство, которое преобразует световую энергию
в электрический сигнал.
Угломерные системы в современных тахеометрах бывают аналоговые и цифровые.
Принцип настройки у них один, но исполнение разное. Угломерные системы
бывают одно- и двусторонние.
Аналоговые угломерные устройства представляют собой лимб со штрихами,
где толщина штрихов равна промежутку между ними. Для того чтобы датчик
угла мог оценить направление счета, необходимо иметь две полосы со штрихами.
Между собой штрихи сбиты на четверть толщины штриха. Под лимбом устанавливается
дифракционная решетка.
Светодиод просвечивает лимб с решеткой, и изображение полученной муаровой
картины попадает на фотоприемное устройство. На нем четыре окна; два
под внешней полосой штрихами и два под внутренней. Каждая пара окон
снимает отсчеты sin и cos. Затем сигналы "sin - sin" и "cos
-cos" объединяются, усиливаются предварительным усилителем и передаются
в накопительный датчик угла.
Датчик угла способен посчитать число периодов и таким образом определить
угол поворота тахеометра.
Настройка угломера производится при помощи осциллографа. Контактные
точки найти просто. Устройства, состоящие из световода и фотоприемника,
подключаются разъемом к плате процессора CPU. Постоянно вращая тахеометр,
надо подключать щуп осциллографа последовательно к каждой ножке разъема.
На одной ноге будет сигнал sin на другой cos. Подключив канал Y к sin,
а канал X к cos, следует перемещать сенсор до тех пор, пока фигура Лиссажу
не станет кругом с максимальным диаметром.
Если угломерная система двухсторонняя, то сенсоры настраиваются последовательно.
Характерные неисправности угломерных устройств:
1. . Тахеометр отказывается инициализироваться по вертикальному или
горизонтальному кругу.
2. Незамыкание горизонта при каждом последующем обороте.
3. Углы считываются только на определенных участках лимба.
4. На холоде тахеометр отказывается измерять углы.
Причины неисправностей
1. Не отъюстирован сенсор.
2. На лимбе пятно грязи, которое не просвечивается световодом, либо
скол лимба.
3. Эксценриситет лимба.
4. Плохо отъюстирован сенсор, слабый сигнал.
Цифровая угломерная система отличается от аналоговой тем, что отсчет
по лимбу считывается напрямую. На лимбе нанесена полоса по окружности
штрихкодом, полоса просвечивается светодиодом, и ее изображение попадает
на позиционный датчик. Для настройки датчиков используют внешние либо
внутренние программы. Для нормальной работы системы отсчета важно настроить
изображение штрихов на датчике в фокусе. Кроме того, очень важно очистить
лимб и датчики от влаги, пыли, пятен - иначе датчик не может распознать
значение отсчета. В этом случае прибор будет давать коды ошибок, такие,
как "error ETH DATA", "нет инициализации датчика угла"
и т. д.
МАЛ ЗОЛОТНИК...
Лазерные нивелиры и их применения
К.В. Сергеев
Есть геодезические приборы, которые считаются очень простыми и назначение
их можно обозначить только названием. К зтим приборам можно отнести
лазерный нивелир построитель плоскостей.
I. Устройство
Прибор устроен действительно просто. Луч, выходя из излучателя (1) вертикально
вверх, попадает в делительную призму (2), которую вращает мотор (3)
посредством пассика (4), что позволяет построить ротационную плоскость
и вертикальный луч. А если всю эту конструкцию посадить на компенсатор,
то прибор станет самоустанавливающимся.
Если компенсатор будет механическим, то это не позволит строить вертикальные
плоскости. Кроме того, у механического компенсатора незначительный диапазон
компенсации. Поэтому механические компенсаторы в лазерных нивелирах
не прижились. Вместо них нивелиры стали снабжать горизонтирующими устройствами.
Выглядит это так: блок с лазером и вращающейся призмой устанавливается
на станине по осям X и Y, наклон блока осуществляется шаговыми моторами
X и Y.
Управляет вращением моторов процессор посредством электронных или оптико-электронных
уровней.
Для того чтобы исключить работу с прибором пока он не установился, процессор
либо блокирует вращение призмы до полной установки прибора, либо заставляет
мигать луч.
Такой тип нивелирующего устройства позволяет установить третий уровень
Z. Если нивелир положить на бок, то уровни X и Y блокируются, а уровень
Z посредством мотора X удерживает вертикальную плоскость.
2. Проверка
Строитель, получив лазерный нивелир, должен его проверить. То есть надо
убедиться, что горизонтальная плоскость действительно горизонтальна,
вертикальный луч действительно в отвесе.
Проще всего проверить горизонт. Для этого надо в 100 метрах от нивелира
установить рейку, взять по ней отсчет, затем трижды провернуть нивелир
через 90° и взять отсчеты. Положения 1 и 3 контролируют ось Y, положения
2 и 4 — ось X. Если отсчеты будут одинаковы ± допустимые данным нивелиром
отклонения, то все в порядке, если нет, то прибор надо сдать в мастерскую,
где уровни отъюстируют либо механическим, либо путем введения поправок
в процессор через компьютер.
Аналогично, поворотом прибора через 90° проверяется вертикальный луч.
Эта проверка сложнее, так как требуется либо найти цель на большой (не
менее 50 м) высоте, либо над лучом установить призму, которая его преломит
и пустит горизонтально. Луч при 4 положениях должен попасть в одну точку.
Вертикальную плоскость можно проверить как неравенство колонок у теодолита.
Для этого надо установить прибор у высокой стены, вверху наметить точку,
а внизу положить рейку. Когда луч будет проходить через намеченную точку,
взять отсчет по рейке. Затем развернуть нивелир на 180" и вновь
пустить луч через намеченную точку. Отсчет по рейке должен совпасть
с предыдущим. Если все проверки в порядке, то прибор можно применять.
3. Применение
Применение лазерного нивелира во многом зависит от вашей фантазии.
Если взять, к примеру, строительство монолитного дома, то оно делится
на несколько этапов: создание фундамента, заливка стен и перекрытий,
отделка и исполнительная съемка.
Самая "радостная" работа для геодезиста - это съемка свайного
поля. Она просто поражает своей монотонностью.
Лазерным нивелиром можно проверить и плановое, и высотное положение
каждой сваи в одиночку, без помощника. Для проверки планового положения
свай надо пустить вертикальную плоскость параллельно оси и проверить
каждую сваю боковым нивелированием. Имея в руках план свайного поля,
напротив каждой сваи можно подписать отсчет по рейке и сразу будет видно
ее отклонение от оси. Если установить нивелир над сваями и взять отсчеты
по горизонтальной плоскости, на каждой свае подписывая их на плане свайного
поля, то сразу видны высотные отклонения каждой сваи, а зная горизонт
инструмента, можно вычислить и их отметки высот.
Используя вертикальную плоскость, можно, строя проектные плоскости боковым
нивелированием, устанавливать колонны, вертикальные опалубки, контролируя
не только их наклон, но и плановое положение.
Используя горизонтальную плоскость, легко контролировать установку ригелей,
правильность заливки полов, укладку плитки на больших площадях с тем,
чтобы пол был не только ровным, но и горизонтальным.
Наличие моторов в нивелирующем устройстве прибора дает возможность отключить
уровни и строить наклонные плоскости до 10-12 градусов наклона.
Для построения проектной наклонной плоскости достаточно установить прибор
в начале плоскости, рейку — в ее конце, взять отсчет по рейке при горизонтальной
плоскости, затем отключить уровни и опустить либо поднять луч на величину
проектного превышения. Таким образом, задаем плоскость с заданным уклоном.
Ориентируясь по проектной наклонной плоскости, можно проконтролировать
каждую ее точку. Таким образом, гораздо проще строить въезды в подземные
гаражи либо полы с заданным уклоном.
Вертикальным лучом можно передавать плановое положение точек вверх.
При помощи лазерного нивелира можно укладывать стеновую плитку, контролировать
при установке подоконники, навесные потолки и т. п.
В общем, используя лазерный нивелир, можно сопровождать строительство
от котлована до крыши и ваша фантазия подскажет вам, как его можно применить
в каждом конкретном случае. Это окупает его относительную дороговизну
уже на первом объекте и срока его службы хватит на множество строительных
объектов.
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.
