Лазерні геодезичні прилади

У лазерних геодезичних приладах як випромінювач світлового потоку використовують оптичні квантові генератори (лазери).

Лазери бувають твердотілі, газові, рідинні й напівпровідникові. У геодезичних приладах використовують газові й напівпровідникові лазери. Напівпровідникові лазери застосовують в основному в приладах для виміру відстаней - світловіддалемірах. Газові ж лазери застосовують у приладах, що задають положення вертикальної або опорної лінії: лазерних нівелірах, покажчиках напрямків, лазерних центрирах й інших приладах різного призначення. У практиці геодезичного забезпечення будівництва використовують газові гелій-неонові лазери безперервного випромінювання, що працюють у видимій частині світлового діапазону й випромінюючі вузьконаправлений пурпурно-червоний пучок світла.

Лазерні геодезичні прилади конструюють таким чином, щоб лазер був установлений паралельно візирної осі приладу, на якому він змонтований, або лазерний пучок направлявся через зорову трубу приладу. Як правило, при вимірах використовують візуальну або фотоелектричну індикацію лазерного пучка. При візуальній індикації для відліків по промені застосовують екран у вигляді сітки квадратів або концентричних окружностей, а також нівелірну рейку. При більш точній фотоелектричній індикації використовують спеціальні фотоприйомні пристрої з фотоелементами.

Розглянемо деякі типи відомих лазерних приладів, які застосовуються у будівництві.

Лазерні нівеліри призначені для виміру перевищень і передачі висотних позначок. Нівелір випромінює видимий пучок світла, щодо якого роблять виміри перевищень. В одних приладах пучок лазерного випромінювання направляють по оптичній осі зорової труби, в інші - зорова труба з'єднана паралельно з випромінювачем ОКГ.

У нівелірах з рівнем вісь пучка приводять у горизонтальне положення циліндричним рівнем, у нівелірах-автоматах - компенсатором. За умовами геометричного нівелювання осі лазерного пучка й

 

Рис. 9.1. Лазерний нівелір:

а) загальний вигляд, б) відлік по рейці, в) положення для розгорнення вертикальної площини.

Рис. 9.2. Лазерний теодоліт (а) і візирна марка (б): 1,2 - горизонтальне а вертикальне кола, 3 - опора, 4 - закріпний гвинт, 5 - марка, 6 - стрижень, 7 - стійка

циліндричного рівня повинні бути паралельні.

В теперішній час лазерні нівеліри випускають в основному з автоматично горизонтуючим пучком випромінювання, лазерним пучком, який крутиться, й іншими особливостями.

Прикладом може служити лазерний нівелір LКА2L фірми «Вільд» (рис. 9.1, а), що задає обертову світлову горизонтальну площину. Положення цієї площини фіксується на спеціальній рейці або на стінах будинків (рис. 9.1, б). Нівелір може бути встановлений так, щоб описувалася вертикальна світлова площина (рис. 9.1, в). Він обладнаний обчислювальним пристроєм, що виконує автоматичне обчислення висот. Крім того, за допомогою цього нівеліра по рейці можна визначати відстані до 100 м.

У лазерних теодолітах (рис. 9.2, а), призначених для завдання створів і виміру кутів, замість візирної осі в просторі створюється вузьконаправлений пучок світла. Наявність горизонтального 1 і вертикального 2 кіл дозволяє надавати пучку випромінювання потрібне орієнтування. Як правило, візирна марка (рис. 9.2, б) при застосуванні лазерних теодолітів в умовах будівельного майданчика сполучена із шаблоном для розмітки орієнтовних рисок. Марка 5 зі стрижнем 6 кріпиться на опорі 3, а її висота регулюється стійкою 7 і фіксується закріпним гвинтом 4. Орієнтирні ризики проводять по щічках опори 3.

Багатоцільові прилади, призначені для контрольно-вимірювальних операцій при установці конструкцій, опалубки, виїмці ґрунту, пристрої земляного полотна, укладанню бетону, сполучають у собі візирну оптичну трубу й установлений на неї квантовий генератор. Розглянемо деякі із цих приладів.

Прилад ПГЛ-1 складається з фотоприйомного пристрою (рис. 9.3, а) і передавальної частини (рис. 9.3, б). Фотоприйомний пристрій складається з фотоприймача імпульсних сигналів і вимірювальної рейки 6. Результати вимірів реєструються на стрілочному приладі. Фотоприймач переміщають уздовж рейки до появи показань на стрілочному приладі. Передавальна частина містить у собі лазерний передавач, що формує випромінювання у вигляді чи світлових ліній і площини, блок живлення 4 і штатив 3 для установки передавача.

Конструкція штатива дозволяє в широких межах змінювати висоту ПГЛ-1 над місцевістю. Кут сканування (повороту) лазерного приладу становить 180°. Погрішність виміру від лазерного пучка або площини до контрольованої поверхні + 3 мм при дальності дії 150 м.

Прилад завдання вертикалі ПВЗЛ-1 має передавальну й приймальну частини. Передавальна частина містить у собі лазерний передавач у вигляді циліндра діаметром 120 мм і довжиною 382мм (маса 3,1кг), горизонтуючий пристрій й автономний блок живлення розміром 200 х х 1060x138 (маса 2,6 кг) на гальванічних елементах. Світловий пучок попадає в насадку й, проходячи через пентапризму (п’ятикутну скляну призму), змінює напрямок з горизонтального на вертикальне.

Насадка з пентапризмою знімна, що дозволяє використати промінь приладу в горизонтальній площині. Прийомна частина складається з реєстратора й фотомішені, що переміщається по взаємно перпендикулярних вимірювальних лінійках.

Лазерний передавач установлюють на вихідному обрії по рівнях, що формує в просторі вертикальну світлову лінію. Фотомішень із реєстратором розміщають на монтажному горизонті і по лінійках

переміщують до сполучення із центром проекції лазерного пучка. При сполученні показання індикаторів реєстратора будуть нульовими. Можливі відхилення від задає вертикали, що, зчитують по лінійках фотомішені. Дальність дії приладу з фотоелектричною реєстрацією - 20 м, погрішність виміру відхилення об'єкта від задає вертикали, що, - 1 мм, а завдання вертикалі - 2 мм. Деякі типи лазерних приладів улаштовані

так, що випускає промінь, який направляється вертикально нагору, і тоді за допомогою насадки з пентапризмо. при необхідності змінюють його напрямок на горизонтальний.

Особливу групу приладів становлять лазерні указки.

 

 

Рис. 9.3. Лазерний геодезичний прилад ПГЛ-1:

а - фотоприймfkmний пристрій, б - передавальна частина; 1, 5 - корпус, 2 - візирний промінь, 3 - штатив, 4 - електроживлення, 6 - рейка, 7 - вольтметр

Рис. 9.4. Планувальні роботи: 1 - репер, 2 - нівелірна рейхи, 3 - лазерний нівелір, 4 - фотоприймач, блок в індикатор вирішального пристрою на ножі бульдозера, 5 - штанга, по якій переміщається фотоприймач, Яф, Ящ,, Ящ, - позначки репера, площини лазерного приладу й проектна, Н - робоче перевищення

Рис. 9.5. Вивірка по 4 вертикалі (а) і розбивка осей (б):

1 - лазерний теодоліт, 2 - промінь, 3 - паля, 4 – риска розмітки осі палі, 5 - палебійний агрегат, 6 - візирна марка, 7 - контур будинку, 8 - вісь

 

До них відносяться лазерні указки укладання труб, візування, вертикалі й ін.

Так, лазерна указка укладання труб складається з корпуса, на одному кінці якого прикріплена горизонтуюча основа. У ній улаштована оправа з лазером, рівень і шкала ухилів, що дозволяє направляти промінь під заданим кутом до горизонту. Погрішність завдання ухилу - не більше +10мм на 100м довжини.

Лазерні указки прості в обігу, дешеві у виготовленні, мають автономне живлення (12 У) від батарейок для кишенькових ліхтарів, можуть включатися й вимикатися за допомогою дистанційного керування.

Застосування лазерних указок підвищує продуктивність праці користувачів на 50%, машин і механізмів - на 10%.

Деякі приклади застосування лазерних геодезичних приладів показані на рис. 9.4 й 9.5.