Лазерные подсистемы геодезического

Интеграция и совместная работа под общим микропроцессорным управлением лазерных устройств и традиционного геодезического оборудования все в большей степени определяют современное лицо последнего. Это хорошо видно на примере продукции корпорации TOPCON.
На первый взгляд использование когерентного, т.е. лазерного, светового луча для целеуказания и локации (измерения дальности) представляется относительно простым. Но это не так, если речь идет о достижении предельных характеристик измерительного оборудования.

 

 

При ярком солнечном свете, сильных конвекционных потоках воздуха, при влажности и запыленности (обычная атмосфера строительных площадок) узкий лазерный луч "размывается", пятно от луча на цели (отраженный сигнал) увеличивается в размерах, становится вялым, плохо различимым и даже разорванным на части. Целеуказание и локация становятся неоднозначными (рис. 1, 2, 3).
Все это ограничивает дальность и точность измерений и визирования тахеометрами и лазерными построителями плоскостей. Повышение энергетики излучения не приводит к решению, поскольку допустимая мощность ограничена требованиями безопасности, а также длительностью автономной работы без подзарядки батарей.
Применение светоотражающих призм и светоулавливающих экранов не решает проблему при работе в недоступных местах. Кроме того, правилом становится проведение геодезических изысканий одним оператором, т.е. без "реечника".
Есть ещё одна проблема - отсутствие у лазера "поискового момента", т.е. свойства самоопределения направления. Лазерный луч "нуждается" в некотором "датчике", по сигналам которого он мог бы "найти" линию или, что то же самое, построить плоскость. В строительстве это, прежде всего, датчик вертикали (горизонта), т.е. традиционный "уровень" в современном исполнении.
В результате многолетних поисков специалистам TOPCON удалось создать прецизионный с жидкостным демпфированием, т.е. мало возмущаемый внешними механическими воздействиями, интерференционный датчик вертикали с погрешностью в 1-2 угловых секунды (рис. 4), а также точные и быстродействующие исполнительные микромеханизмы. Использование этих разработок в различных сочетаниях с оптическими и, в частности, лазерными средствами (рис. 5) позволило корпорации создать геодезическое оборудование с уникальными потребительскими характеристиками.

Тахеометры

Новые тахеометры от TOPCON (серия GPT-7000, "импульсная") содержат несколько лазерных устройств.
В отличие от конкурирующих инструментов, измерение дальности производится лазером класса 1 безопасного для зрения невидимого инфракрасного излучения, работающим в режиме временной, а не амплитудной модуляции, как в обычных "фазовых" системах. Применена цифровая обработка детектированных отраженных сигналов, включающая быстрое преобразование Фурье.
Этим обеспечивается предельно устойчивая, производительная и безопасная для окружающих работа тахеометра в самой неблагоприятной атмосфере и в условиях напряженного городского трафика, т.е. при частом прерывании луча, а также автоматическое разделение целевых сцен и находящихся вблизи траектории луча нецелевых объектов, работа по маломерным целям, таким как углы зданий, и по целям с малым углом падения луча (рис. 6). Существенно повышена скорость измерения расстояния и создан входящий в 7000-ю серию "односекундный" тахеометр.
В GPT-7000 встроена новая система фокусировки, которая обеспечивает четкое и стабильное, не расползающееся с расстоянием, пятно. Возможны две фокусировки: "жесткая" - для безотражательных измерений (до 250 метров с погрешностью 5 мм по белой стене) (рис. 7) и "мягкая" (до 7000 м с погрешностью 2-3 мм + 2ppm) - при работе по призмам (рис. 8). Все это новые решения.
GPT-7000 снабжен парой "створных" рубиновых лазеров класса 2, один из которых пульсирующий, что помогает быстрее осуществить прицеливание по призме на больших расстояниях (рис. 9), а также лазерным рубинового свечения пульсирующим целеуказателем, который позволяет осуществить наведение оптики точно в ту точку, по которой будет произведено измерение дальности бесцветным лазером.
Добавим к этому лазерный отвес, поставляемый опционно.

Трубные лазеры

Эти лазерные устройства - относительная новинка в арсенале строителя. Устанавливаемые на некотором проектном уровне, на внутренней или внешней поверхности трубопровода (рис. 10) они позволяют задать в пространстве его осевую или параллельную ей линию, т.е. контролировать по азимуту и уклону рытье траншеи, нивелировку подушки и прокладку труб, в том числе и после усадки грунта.
Разработки TOPCON представлены трубными лазерами серии TP-L4 (рис. 12). Они имеют прочный корпус с двойной гидроизоляцией, допускающий погружение на сутки в воду на глубину до 5 метров. Предусмотрены: легкая замена NiMH аккумуляторов без извлечения настроенного инструмента из трубы, "спящий" режим и регулировка яркости луча, а так же средства дистанционного управления, например от выходного среза трубы (рис. 11, 13).
Инструменты серии снабжены упомянутыми выше фирменными системами автонивелировки и сканирования (центрирования) SmartLineR, осуществляющими выставку, соответственно, в горизонте и по азимуту с погрешностью не более 10", (5 мм на 100 метров расстояния), а так же вспомогательным рубиновым лазером в качестве указателя линий отвеса и вертикали.
Для быстрого задания проектного направления в пространстве в диапазоне уклонов от -15% до + 40% и азимутов +/- 15%, по которым и осуществляются все земляные работы и укладка, достаточно установить лазер в трубе, а на другом её срезе - мишень, ввести проектные значения углов и нажать кнопку.
И главное - в TP-L4 использована разработанная корпорацией технология GreenBeamR, дающая лазеры зеленого свечения (длина волны 532 нм) (рис. 14), что вчетверо, по сравнению с обычным рубиновым лазером, повысило яркость пятна для зрительного восприятия, особенно при работе на больших расстояниях или при неблагоприятных атмосферных условиях. При работе "над трубой", даже в яркий солнечный день, зеленый луч отчетливо виден на предельных расстояниях до мишени.



По материалам справочника
"Строительные материалы. Где их можно приобрести" N 13 за 2005 г.