Электронный тахеометр

Электронный тахеометр - это универсальный оптико-электронный геодезический прибор, позволяющий специалистам выполнять практически все виды работ в современной геодезии с достаточно высокой точностью измерений. Одновременно его можно использовать и как теодолит, и как нивелир, и как светодальномер. Универсальность этого прибора состоит в его многофункциональности.  С его помощью можно выполнять прямые и косвенные измерения, которые сразу выводятся на дисплей. К ним относятся:

• измерения расстояний (длин и горизонтальных проложений);
• определение углов (горизонтальных и вертикальных);
• нахождения плановых и высотных координат.

Кроме этих стандартных функций электронный тахеометр способен решать определенные прикладные задачи, используя свои технические возможности и математические алгоритмы, заложенные в электронно-вычислительной части аппарата. После выбора необходимых опций, ввода исходных данных и проведенных измерений через несколько мгновений на экране тахеометров высвечиваются искомые данные:

• координат точки стояния тахеометра, при решении обратной геодезической засечки на местности;
• наклонной длины, горизонтального проложения, превышения между точками, при выполнении функции по определению недоступного расстояния и высоты;
• площади ограниченной линиями, проходящими через точки с полученными координатами после полевых измерений в этой опции;
• координат теодолитного хода с линейной, угловой, относительной, координатными невязками, при уравнивании этого хода и получения истинных координат точек.

Помимо всего этого электронные тахеометры позволяют использовать свои функциональные способности при разбивочных и съемочных работах, в конструктивно предусмотренных режимах:

• выноса точек в натуру;
• выноса линии на местности;
• выноса круговой линии;
• проецирования точек;
• измерений со смещением;
• топографической съемки;
• съемки трассы;
• съемки поперечников трассы.

Для успешного применения в работе электронных тахеометров лучше всего использовать весь комплекс автоматизации геодезического процесса, используя персональный компьютер и программное обеспечение для передачи данных. Этот процесс позволяет упростить аналитическую подготовку исходных данных, при этом предотвратив ошибки в результате человеческого фактора. Помогает при обработке данных полевых съемок и разбивочных работ. Возрастает скорость обработки полученных результатов и производительность труда всего геодезического производства.

Устройство электронного тахеометра

Рассматривая устройство электронного тахеометра, следует отметить в нем три составные части:

• оптическую;
• механическую;
• электронную.

Оптическая, механическая и даже электронные части устройства известны из оптико-механических и оптико-электронных теодолитов, которые со временем только улучшаются производителями.

Отличительной особенностью электронных тахеометров считается наличие двух важных узлов:

• светодальномера с инфракрасным светодиодом фазового и импульсного способа измерения расстояний и передачей их на жидкокристаллический дисплей;
• электронно-цифрового вычислительного устройства с программным обеспечением, всевозможными режимами работы и панелью с дисплеем, позволяющем отображать все результаты на своем экране.

В составе таких электронных приборов следует отметить четыре системы, взаимодействующие между собой:

• ориентирования;
• наведения;
• измерений;
• управления и организации всех геодезических процессов измерения, вычисления и даже простого уравнивания;

К системе ориентирования относятся геометрия осей взаимосвязанных элементов, механических узлов, уровней (горизонтального, круглого, электронного), отвесных приспособлений, компенсаторов и механизмы крепления.

К системе наведения принадлежат зрительная труба с подвижной оптической системой внутри ее и механизмами крепления и наведения.

К измерительной системе можно причислить устройства горизонтального и вертикального кругов с системой отсчитывания по лимбам и цифрового преобразования угловых значений, светодальномерное устройство с механизмами измерения и вычисления линейных величин.

В систему управления входят рабочая панель с экранным дисплеем, электронно-вычислительное и программное обеспечение, позволяющее выбирать необходимые режимы задач и управления ими.

 

 

Рис.1. Внешний вид электронного тахеометра.

С разных сторон внешнего вида электронного тахеометра японской фирмы SOKKIA марки SET530RK3, показанного на изображении, можно рассмотреть все детали и узлы данного типа приборов. В их состав входят:

• закрепительный винт горизонтального круга (1);
• микрометренный винт горизонтального наведения (2);
• закрепительный винт вертикального круга (3);
• микрометренный винт вертикального наведения (4);
• панель клавиатуры для набора данных в цифровом и буквенном виде (5);
• экран дисплея, для визуального вывода всех данных (6);
• ампула цилиндрического уровня для горизонтирования прибора (7);
• исправительные винты для юстировки цилиндрического уровня (8);
• окуляр (9);
• фокусировка окуляра (10);
• фокусировка зрительной трубы (11);
• визирное устройство (12);
• светодиодный индикатор импульса (13);
• винты для крепления верхней рукоятки (14);
• рукоятка, служащая для переноски инструмента (15);
• место закрепления буссоли (16);
• защелка аккумуляторного отделения (17);
• аккумуляторное отделение (18);
• подставка тахеометра (19);
• подъемные винты для приведения прибора в рабочее положение (20);
• разъем для присоединения внешних устройств питания (21);
• разъем подсоединения кабеля для передачи файлов (22);
• круглый уровень для приведения оси инструмента в отвесное состояние (23);
• исправительные винты для юстировки круглого уровня и приведение его в работоспособное состояние (24);
• пластина основания подставки инструмента (25);
• закрепительная защелка подставки (26);
• фокусировка нитяного центрира оптического отвеса (27);
• окуляр оптического отвеса (28);
• точка, соответствующая высоте инструмента (29);
• место инфракрасного излучения (31);
• объектив (30);
• точка центрира (32).

Устройство панели управления

Через рабочую панель с экраном, функциональной и цифровой клавиатурой выполняется практически всё управление и организация рабочего процесса. С её помощью осуществляются ввод данных, их обработка, записи и сохранение во внутренней памяти, программирование для быстрого доступа, получение результатов различных измерений на жидкокристаллическом экране и даже дистанционное управление всеми операциями при использовании роботизированной марки прибора.

Через панели управления в каждом электронном тахеометре можно выбирать необходимые режимы работы, например, в SET530RK3, существуют такие режимы:

• конфигураций, для выставления всех необходимых параметров, констант приборов и условий наблюдения;
• меню, в котором можно производить выбор задач, предусмотренных программным обеспечением;
• быстрых настроек;
• измерений;
• памяти.

Для решения, наиболее часто встречаемых в геодезическом производстве, типовых задач, на каждой из электронных страниц режима измерений, можно функциональными клавишами программировать быстрый доступ к ним и установление их в любой последовательности.

 

 

Рис.2. Рабочая панель управления с дисплеем.

На внешнем виде рабочей панели можно разобрать все элементы изображения на экране и управления на корпусе панели. Они состоят из следующих клавиш и кнопок:

• включения (1) и выключения при одновременно нажатии кнопок «ON» и «OFF» (1,23);
• буквенно-цифровая клавиатура (2);
• переходные клавиши «вверх», «вниз», «влево», «вправо» (3);
• изображение уровня зарядки аккумулятора (4);
• отображение индикации компенсатора (5);
• нумерация окон изображения (6);
• ENTER - вход в выбранный режим и подтверждение выбранного действия (7);
• окно датчик работы с дистанционным пультом управления (8);
• FUNC – для последовательного перехода в три окна измерений (9);
• SFT – переключение между режимами измерений (призма, пленка, без отражателя) и буквенными с цифровыми обозначениями на рабочей клавиатуре (10);
• BS – удаление не верно набранного символа (11);
• ESC –выход обратно на предыдущую страницу на экране (12);
• (F1,F2,F3,F4) - функциональные клавиши выбора режимов работы (13);
• обозначения, соответствующие функциональным клавишам и режимам работы на изображенной странице (14);
• Вне диапазона – надпись на экране, соответствующая не рабочему состоянию прибора (15);
• ГУ – строка горизонтальных углов (16);
• Z – строка вертикальных углов (17);
• D – A – строка горизонтальных проложений (18);
• 2787м – значение горизонтального проложения(19);
• ppm – поправка в измерения из-за атмосферных условий работы (20);
• ПП – постоянный коэффициент призмы (21);
• заданный режим измерений соответствует выбранному режиму «на призму» (22);
• подсветка экрана изображения и сетки нитей (23).

В геодезии при высокоточных работах требуется использование методик с измерениями в положениях зрительной трубы при круге право (КП) и круге лево (КЛ). Для удобства в геодезическом производственном процессе необходимо наличие панелей управления с двух сторон тахеометра.

Технические характеристики тахеометров

Независимо от производителя все электронные тахеометры имеют один спектр технических характеристик, имеющих определенные качественные отличия. Основными из них, которые необходимы для выбора соответствующего инструмента, считаются:

• размеры и увеличение зрительных труб, могут быть 26, 30, 36, 40 крат;
• тип изображения, конструктивно обычно заложено прямое изображение;
• диапазоны измерений расстояния: на призму до 6000м, на пленку до 800 м, в безотражательном режиме до 350м
• угловые среднеквадратические погрешности, имеющие значения 2, 3, 5, 6 секунд;
• автоматический компенсатор углов наклона с диапазоном компенсации от трех до шести минут, представляющий жидкостный двухосевой датчик;
• линейные среднеквадратические ошибки, зависящие от режимов измерений:
• точные (однократные, многократные, усредненные);
• быстрые (однократные или многократные);
• при измерениях на призму, линейные погрешности (СКП) составляют в пределах ± 2мм при точном и ± 6мм при быстром измерениях;
• при измерениях на пленку линейные СКП имеют значения при точном ± 3мм, при быстром ± 6мм;
• в безотражательном режиме значения СКП колеблются в зависимости от дальности приборов, способных работать в таком режиме. Они могут находиться в пределах от ± 3мм до ± 15мм;
• источниками питания выступают обычно литиево-ионные батареи;
• источниками импульса являются светодиоды красного спектра второго, третьего класса;
• центрирование инструмента достигается с точностью до 1 мм, с применением электронного уровня в диапазоне не более трех минут на высоте 1,3 м;
• другие характеристики, обязательно представлены в инструкциях к эксплуатации приборов.

Вспомогательные принадлежности

Для достижения всех технических характеристик при измерениях электронными тахеометрами вместе с ними применяется вспомогательное оборудование. Важно отметить, что все дополнительные приспособления желательно подбирать в комплекте с основным прибором одного и того же производителя, Можно привести целый список таких принадлежностей, к которым относятся:

• переносной персональный компьютер (ноутбук) для автоматизации всего процесса геодезических полевых и камеральных работ;
• треноги, штативы с широкими головками для удобства установки и крепления тахеометра, тяжелые по весу и изготовленные из дерева или полимеров (фиберглассовые);
• шнуровой отвес, предназначенные для выставления штатива над точкой и точного центрирования прибора;
• буссоль, для ориентирования инструмента на местности в сторону северного направления;
• диагональные насадки (крепятся на окуляр), используемые для удобства наблюдений, наведения на значительные углы наклона (до 90º) зрительной трубы;
• разные солнцезащитные фильтры;
• кабель и запоминающие устройства (флеш-память) для передачи данных;
• призмы (минипризмы), для приема и отражения сигналов;
• держатели призм;
• отражатели и отражательные пленки;
• адаптеры регулирования высоты отражателя;
• адаптеры-переходники для внешнего и внутреннего крепления отражателей;
• вехи для видимости отражателей;
• триподы, биподы для установки вехи с отражателем;
• аккумуляторные батареи и зарядные устройства с ним.

Поверки электронных тахеометров 

Кроме стандартных поверок геодезических угломерных инструментов необходимо выделить в первых двух пунктах списка и характерные поверки тахеометров:

• лазерного отвеса;
• по определению постоянной поправки светодальномера;
• отвесности оси оптического отвеса;
• перпендикулярности горизонтальной оси и сетки нитей;
• горизонтального положения линии сетки нитей;
• по определению коллимационной погрешности;
• по определению места нуля компенсатора;
• отвесности оси круглого уровня;
• рабочего состояния цилиндрического уровня/