58. Перспективы развития современного геодезического оборудования.
В лазерных геодезических приборах в качестве излучателя светового потока используют оптические квантовые генераторы (ОКГ). Оптические квантовые генераторы (лазеры) бывают: твердотельные, газовые, жидкостные и полупроводниковые. В геодезических приборах используют газовые и полупроводниковые лазеры. Газовые лазеры применяют в приборах, задающих положение вертикальной или горизонтальной опорной линии: лазерных нивелирах, указателях направлений, лазерных центрирах и других приборах различного назначения. В практике геодезического обеспечения строительства используют газовые гелий-неоновые лазеры непрерывного излучения, работающие в видимой части светового диапазона и излучающие узконаправленный пурпурно-красный пучок света. Полупроводниковые лазеры применяют в основном в приборах для измерения расстояний — светодальномерах.
Лазерные геодезические приборы конструируют таким образом, чтобы лазер был установлен параллельно визирной оси при бора, на котором он смонтирован, или лазерный пучок направлялся бы через зрительную трубу прибора. Как правило, при измерениях используют визуальную или фотоэлектрическую индикацию лазерного пучка. При визуальной индикации для отсчетов по лучу применяют экран в виде сетки квадратов или концентрических окружностей, а также нивелирную рейку. При более точной фотоэлектрической индикации используют специальные фотоприемные устройства с фотоэлементами.
Рассмотрим некоторые типы известных лазерных приборов, применяемых в строительстве.
Лазерные нивелиры предназначены для измерения превышений и передачи высотных отметок. Нивелир излучает видимый пучок света, относительно которого производят измерения превышений. В одних приборах пучок лазерного излучения направляют по оптической оси зрительной трубы, в других зрительная труба соединена параллельно с излучателем ОКГ.
В нивелирах с уровнем ось пучка приводят в горизонтальное положение цилиндрическим уровнем, а в нивелирах-автоматах — компенсатором. По условиям геометрического нивелирования оси лазерного пучка и цилиндрического уровня должны быть параллельны.
В настоящее время лазерные нивелиры выпускают в основном с автоматически горизонтирующимся пучком излучения, вращающимся лазерным пучком и другими особенностями.
Примером может служить лазерный нивелир LNA2L фирмы «Вильд» (рис. 9.1, а), задающий вращающуюся световую горизонтальную плоскость. Положение этой плоскости фиксируется на специальной рейке или стенах зданий (рис. 9.1, б). Нивелир может быть установлен так, чтобы формировалась вертикальная
световая плоскость (рис. 9.1, в). Он снабжен вычислительным устройством, выполняющим автоматическое вычисление высот. Кроме того, с помощью этого нивелира по рейке можно определять рас стояния до 100 м.
В лазерных теодолитах (рис. 9.2, а), предназначенных для задания створов и измерения углов, вместо визирной оси в пространстве создается узконаправленный пучок света. Наличие горизонтального 1 и вертикального 2 кругов позволяет придавать пучку излучения нужную ориентировку. Как правило, визирная марка (рис. 9.2, б) лазерных теодолитов на строительной площадке совмещена с шаблоном для разметки ориентирных рисок. Марка 5 со стержнем 6 крепится на опоре 3, а ее высота регулируется стойкой 7 и фиксируется закрепительным винтом 4. Ориентирные риски проводят по щечкам опоры 3.
Многоцелевые приборы, предназначенные для контрольно-измерительных операций при установке конструкций, опалубки, выемке грунта, устройстве земляного полотна, укладке бетона, со вмещают в себе визирную оптическую трубу и установленный на нее квантовый генератор. Рассмотрим некоторые из этих приборов.
Прибор ПГЛ-1 состоит из фотоприемного устройства (рис. 9.3, а) и передающей части (рис. 9.3, б). Фотоприемное устройство состоит из фотоприемника импульсных сигналов и измерительной рейки 6. Результаты измерений регистрируются на стрелочном приборе. Фотоприемник перемещают вдоль рейки до появления показаний на стрелочном приборе. Передающая часть включает в себя: лазерный передатчик, формирующий излучение в виде световых линий и плоскости, блок питания 4 и штатив 3 для установки передатчика.
Конструкция штатива позволяет в широких пределах изменять высоту ПГЛ-1 над местностью. Угол сканирования (поворота)
лазерного прибора составляет 180°. Погрешность измерения от лазерного пучка или плоскости до контролируемой поверхности +-3 мм при дальности действия 150 м.
Прибор задания вертикали ПВЗЛ-1 имеет передающую и приемную части. Передающая часть включает в себя: лазерный передатчик в виде цилиндра диаметром 120 мм и длиной 382 мм (масса 3,1 кг), горизонтирующее устройство и автономный блок питания размерами 200х106х138 (масса 2,6 кг) на гальванических элементах. Световой пучок попадает в насадку и, проходя через пентапризму (прямоугольную стеклянную призму), изменяет направление с горизонтального на вертикальное.
Насадка с пентапризмой съемная, что позволяет использовать
луч прибора горизонтальной плоскости. Приемная часть состоит
из регистратора и фотомишени, перемещающейся по взаимно-перпендикулярным измерительным линейкам.
Лазерный передатчик устанавливают на исходном горизонте по уровням, что формирует в пространстве вертикальную световую линию. Фотомишень с регистратором размещают на монтажном горизонте и по линейкам перемещают до совмещения с центром проекции лазерного пучка. При совмещении показания индикаторов регистратора будут нулевыми. Возможные отклонения от задаваемой вертикали считывают по линейкам фотомишени. Дальность действия прибора с фотоэлектрической регистрацией составляет 20 м, погрешность измерения отклонения объекта от задаваемой вертикали — 1 мм, а задания вертикали — 2 мм. Некоторые типы лазерных приборов устроены так, что испускаемый луч направляется вертикально вверх, и тогда с помощью насадки с пентапризмой при необходимости изменяют его направление на горизонтальное.
Особую группу приборов составляют лазерные указки. К ним относятся лазерные указки укладки труб, визирования,
вертикали и др.
Так, лазерная указка укладки труб состоит из корпуса, на одном конце которого прикреплена горизонтирующая основа. В ней устроены оправа с лазером, уровень и шкала уклонов, что позволяет направлять луч под заданным углом к горизонту. Погрешность задания уклона составляет не более ±10 мм на 100 м длины.
Лазерные указки просты в обращении, дешевы в изготовлении, имеют автономное питание (12 В) от батареек для карманных фонарей, могут включаться и выключаться с помощью дистанционного управления.
Применение лазерных указок повышает производительность труда пользователей на 50 %, машин и механизмов — на 10 %.
Некоторые примеры применения лазерных геодезических приборов показаны на рис. 9.4 и 9.5.