§ 46. Понятие об электронных и лазерных теодолитах

Наиболее перспективными с точки зрения автоматизации угловых измерений являются электронные (цифровые) теодолиты. При их ис­пользовании роль наблюдателя сводится к визированию на наблюдае­мые цели, анализу и оценке точности измерений.

Отличительной особенностью электронного теодолита является нали­чие в его конструкции цифрового преобразователя угла (ЦПУ) в цифровой код. Основными элементами ЦПУ являются кодирующий диск, индексная диафрагма и фотоэлектрическая считывающая система. Кодирующий диск и индексная диафрагма представляют собой соосно расположенные стек­лянные диски, на обращенных друг к другу поверхностях которых нанесе­ны концентрические кодовые дорожки с прозрачными и непрозрачными сегментами. В этом случае значение наблюдаемого направления (отсчет по кодовому лимбу) представляется сочетанием двух сигналов: «темно — свет­ло». Тем самым в основу кода положена двоичная система счисления.

Г1Ш 1 УГШЫЕ ИЗМЕРЕН»

Регистрация информации с кодового лимба может осуществляться на фотопленку, перфоленту, магнитную ленту, световое табло или обыч­ную компьютерную дискету.

К настоящему времени разработан целый ряд конструкций элект­ронных теодолитов, различающихся типом отсчетного кодового устрой­ства, способом считывания информации и регистрации результатов измерений и точностью. Из первых отечественных приборов можно отметить кодовые теодолиты ТК и ТТ11.

Кодовый теодолит ТК с фотографической регистрацией предназна­чен для измерения горизонтальных углов в теодолитных и тахеометри­ческих ходах при создании съемочных сетей; средняя квадратическая погрешность измерения утла одним приемом составляет 0,0015 град (5"). Декодирование фотопленки с результатами измерений выполняется с помощью считывателя фильмов СФ-400 или вручную при наличии ин­струментального микроскопа.

Кодовый теодолит ТТ11 создан на базе точного теодолита 2Т2 и пред­назначен для измерения углов в ходах полигонометрии и триангуляции 1-го и 2-го разрядов с погрешностью не более 5". Особенностью его кон­струкции является то, что снимаемые показания высвечиваются на двух цифровых табло, расположенных на противоположных сторонах колонки прибора. Цифровой отсчет получают путем применения преобразователя типа «угол — код — цифра». Кодовый лимб имеет три штриховые кодовые дорожки, а в оптический канал прибора введены фотоэлектрическое ска­нирующее (считывающее) устройство и счетно-логическая электронная схема с цифровым табло. Теодолит имеет выход на блок автоматической регистрации показаний (накопитель информации) в двоичном коде.

Использование теодолита при измерении утла на станции четырьмя полными приемами позволяет повысить производительность труда на 60%.

В настоящее время отечественной промышленностью освоен выпуск электронного теодолита Т10Э (рис. 51). Теодолит предназначен для измерения углов при создании плановых и высотных съемочных се­тей. Значение измеренных углов высвечивается на цифровом табло с точностью до 10".

Из зарубежных кодовых теодолитов следует отметить теодолит КО-В1 с фотоэлектри­ческой регистрацией, разрабо­танный фирмой МОМ (Венг­рия). Отсчеты по угломерным кругам производятся автома­тически, измеренные величи­ны можно фиксировать на пер­фоленту, использовать цифро- печать, считывать визуально с цифрового индикатора или пе­редавать в телеграфную сеть. При наблюдении неподвиж­ных целей регистрируют оди­ночные отсчеты либо серии,

Рис.51. Электронный теодолит ТЮЗ

8 Геодезия

состоящие из 2 —5 отсчетов. Средняя квадратическая погрешность из­мерения угла составляет 0,7".

К числу современных электронных теодолитов относятся теодоли­ты Т1000 и Т2000 (Швейцария), ЕШЗ и ЕШ4 (ФРГ), приборы серий БТ, и ЫЕ (Япония) и др.

Использование электронных теодолитов не только существенно уп­рощает и ускоряет полевые наблюдения, но и делает сами измерения менее субъективными.

Новым развивающимся направлением геодезического приборострое­ния является создание лазерных геодезических приборов и систем различного назначения, в том числе и лазерных теодолитов.

Лазерным называется теодолит, в котором параллельно визирной оси зрительной трубы либо вдоль этой оси направлен узкий пучок лазерно­го излучения.

Серийные оптические теодолиты могут оснащаться лазерными на­садками с совмещенными осью лазерного пучка и визирной осью зри­тельной трубы или с параллельно расположенными осями. При совме­щении осей лазерный пучок может вводиться в зрительную трубу с помощью гибких световодов или системы призм.

В качестве источников излучения используются оптические кванто­вые генераторы (ОКГ) — лазеры, обеспечивающие высокую направлен­ность (малую расходимость) и большую спектральную плотность лазер­ного потока. В лазерных теодолитах обычно применяются газовые (преимущественно гелий-неоновые) лазеры непрерывного действия.

Для регистрации положения центра лазерного пучка в точках визи­рования используют экран с нанесенной на него сеткой квадратов или маркой в виде концентрических окружностей, а для автоматической регистрации — фотоэлектрические датчики. Некоторые виды фотоэлект­рических приемных устройств позволяют фиксировать положение ла­зерного луча с точностью до 0,1 мм на расстоянии 100 м.

Разработанные в нашей стране модели лазерных теодолитов в основ­ном предназначены для выполнения разбивочных работ, когда от види­мых опорных линий, создаваемых лазерным пучком, выполняются не­обходимые измерения. Лазерные теодолиты часто изготавливаются на основе обычных теодолитов.

В лазерном теодолите Л Г-75, выполняемом на базе теодолита ТТ 2/6, использован лазер ЛГ-75 мощностью 30 мВт (милливатт). Лазерный излучатель съемный и на его место можно установить зрительную трубу теодолита. Наведение на цель осуществляется дополнительной зритель­ной трубой. Устроенный на теодолите квадрант позволяет задать нуж­ный уклон лазерного пучка с точностью до 10". Прибор предназначен для задания направлений большой протяженности при строительстве гидротехнических сооружений.

Лазерный теодолит ЛТ-56 создан на базе горного теодолита ТГ-1 и малогабаритного лазера ЛГ-56 мощностью 2 мВт; может питаться от аккумулятора. Для наведения пучка лазера на цель на кожухе укрепле­на визирная труба. Используется при оперативных разбивочных рабо­тах на строительных площадках и для контроля за проведением подзем­ных горных выработок.

НМЛ 9. УГЯ81ЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ

Для выполнения строительно-мон­тажных работ с высокой точностью в ЦНИИГАиК разработан на базе теодо­лита Т2 оригинальный лазерный теодо­лит (рис. 52). В нем лазерный источник крепится сверху на подставках теодо­лита, позволяя зрительной трубе бес­препятственно вращаться вокруг гори­зонтальной оси на 360°. Лазерный луч вводится в зрительную трубу системой зеркал и линз. Прибор может работать и как лазерный, и как обычный тео­долит.

Из зарубежных лазерных теодоли­тов можно выделить две основные груп­пы приборов, выполненных:

1. в виде насадок к серийным опти­ческим теодолитам — СЬО-1, СЬО-2 и С1А-1, СЬА-2, С1А-3 для теодолитов Т1 А, Т16 и Т2 фирмы «Вильд» (Швейцария), РУЬ фирмы «Отто Феннель» (ФРГ) и др.;

2. в виде самостоятельных прибо­ров — ЬТЗ (США), ЬС68 (ФРГ), 31/Г-20 (Япония) и др.

Теодолит 12 "

1	" "г-
	1
+ //////777	+ >///77777

Рис. 52. Схема лазерного теодо­лита конструкции ЦНИИГАиК

Широкое применение лазерных приборов открывает новые перспек­тивы автоматизации измерительного процесса, повышает производи­тельность труда и в ряде случаев повышает точность измерений.