§ 89. Понятие о лазерных и цифровых нивелирах

Повышение требований к точности и оперативности высотных гео­дезических измерений привело к созданию новых геодезических прибо­ров — лазерных нивелиров. Лазерные нивелиры основаны на исполь­зовании в нивелире оптического квантового генератора (лазера), создающего видимую визирную линию или плоскость. При пересечении видимой плоскостью рейки на ней высвечивается горизонтальная свето­вая линия, по которой берут отсчет. Нивелирные рейки могут быть с визуальным или фотоэлектрическим наведением на ось светового пучка.

Используемые в инженерно-геодезических работах лазерные ниве­лиры можно разделить на два вида: с горизонтально ориентированным световым лучом и с горизонтально ориентированной световой плоско­стью. Оба вида нивелиров могут быть с уровнем при трубе или с ком­пенсатором углов наклона. Лазерные нивелиры создаются в виде само­стоятельных приборов (например, Лимка-Горизонт) либо в виде насадок к обычным нивелирам (например, ЛВНЗ/ЛВН5 соответственно к ниве­лирам 2Н-ЗЛ и ЗН-5Л).

№

В нивелирах с насадками лазерный луч устанавливается параллель­но визирной оси зрительной трубы нивелира (рис. 108, а) либо с помо­щью призменных систем (или гибких световодов) совмещается с опти­ческой осью нивелира (рис. 108, б). Так, лазерная насадка ПЛ-1 к нивелиру Н-3 (см. рис. 108, б) состоит из излучателя, кронштейна, с помощью которого он крепится к зрительной трубе нивелира, и опти­ческой насадки для направления излучения лазера в зрительную трубу. Окуляр нивелира снабжен откидной призмой, позволяющей работать с прибором как с обычным нивелиром. Если лазерная насадка устанав-

б

-бе/

Рис. 108. Схемы лазерных насадок к нивелирам: а — с параллельным излучателем; б — с призменным вводом светового пучка

ливается на нивелире с самоустанавливающеися линиеи визирования, то, проходя через оптический компенсатор, лазерный пучок занимает горизонтальное положение.

Принципиально новым конструктивным решением лазерных ниве­лиров является возможность задавать в пространстве горизонтальную или наклонную опорную световую плоскость. Это позволяет использо­вать так называемые ротационные лазерные нивелиры и системы для нивелирования площадей, производства геодезического контроля вер­тикальной планировки и выполнения других нивелирных работ. К ним относятся отечественные лазерные нивелиры НЛ-30, СКП-1, СКП-4, ПГЛ-1, САУЛ-1 и др., а также зарубежные Сеор1ап-300 (Швеция), РЛМ20 и Те1ета1 (Германия), Ьазег1еуе1 и Ьазегр1апе (США) и ЬРЗО (Зоккла, Япония).

Система контроля плоскостности СКП-1 (рис. 109) предназначена для производства геодезического контроля планировки земельных уча­стков под горизонтальную площадку. Система состоит из трех основ­ных блоков: лазерного излучателя (передатчика), формирующего гори­зонтальную плоскость, который неподвижно устанавливается в точке с известной отметкой; фотоприемного устройства, закрепленного верти­кально на строительной машине (бульдозере, скрепере и т. п.); индика­тора положения фотоприемного устройства относительно лазерной плоскости, устанавливаемого в кабине оператора машины. Получая по­стоянную информацию о высотном положении рабочего органа маши­ны, оператор вручную управляет им. Эти же действия могут выполнять­ся автоматически, что впервые реализовано в системе автоматического управления лучом САУЛ-1.

Передатчик

Отсчетная уровенная поверхность

Рис. 109. Схема геодезического контроля планировки с помощью

системы СКП-1

Фотоприемник

0-

Фотоприемник

а--

Система СКП-4, являющаяся дальнейшей модернизацией СКП-1, ис­пользуется для контроля вертикальной планировки участков как под го­ризонтальную, так и наклонную плоскости. Система обеспечивает конт­роль планировки, выполняемый любым количеством землеройных механизмов, работающих на площади радиусом до 500 м (до 80 га) прак­тически в любое время суток; при этом производительность труда по­вышается на 30%.

Более полная автоматизация нивелирных работ достигается приме­нением цифровых (кодовых) нивелиров. Кодовый нивелир оснащен встроенной мини-ЭВМ, используемые двухсторонние рейки имеют

Г1Ш 15. ГЕ1МЕТНЧЕС11Е Н1ВЕДИРВВАНМЕ |

закодированные деления. Примером такого прибора является регист­рирующий нивелир КеГЧ1 002А (Германия), позволяющий выполнять нивелирование в полуавтоматическом режиме (рис. 110, а). Нивелир оснащен поворотным компенсатором, обеспечивающим установку ли­нии визирования в горизонтальное положение. Объектив зрительной трубы может смещаться перпендикулярно к линии визирования и ис­пользуется в качестве оптического микрометра для точного отсчитыва­ния по рейке. Полный отсчет по рейке состоит (см. рис. 110, б) из гру­бого значения (метры, дециметры, сантиметры), считываемого по нивелирной рейке и вводимого в мини-ЭВМ вручную, и микрометри­ческого значения (миллиметры и их доли), регистрируемого электрон­ным устройством. Полный отсчет высвечивается в поле зрения трубы и засылается в память ЭВМ, которая выполняет вычисления превыше­ний по заданной программе. Полученные результаты могут быть пере­даны во внешнее запоминающее устройство для дальнейшей автомати­ческой обработки. Нивелир обеспечивает измерение превышений со средней квадратической погрешностью 0,2 мм на 1 км двойного хода.

а

Рис. 110. Цифровые нивелиры: а — #е№ 002А (общий вид): 1 — круглый уро­вень; 2 — наводящий винт; 3 — рычаг переключения компенсатора;

4 — микрометренный винт; б — отсчет по рейке; в — ^^N^ (общий вид)

Особенностью новых цифровых нивелиров 01№ (рис. 110, в), ЗЭЬЗО и др. является наличие электронного датчика, с высокой точностью снимающего отсчеты по специальной штрих-кодовой рейке. После визи­рования наблюдателем на рейку и нажатия кнопки прибор в автомати­ческом режиме выполняет все измерения и отображает на экране зна­чения отсчета по рейке и расстояния до нее. Использование цифровых нивелиров с кодовой регистрацией отсчетов по рейкам с последующей их обработкой на встроенных в приборы мини-ЭВМ и возможностью соединения с персональным компьютером позволяет практически пол­ностью автоматизировать процесс нивелирных работ.

МЕНЗУЛЬНАЯ СЪЕМКА