Отражатели Leica Geosystems и технологии их производства

Из чего складывается точность отражателя?
Круглый отражатель производят путем шлифования углов стеклянного куба, что создает три общие ортогональные поверхности, которые отражают световые лучи обратно к их источнику. Точность отражателя определяется различными аспектами, детальное описание которых приведено ниже.

Угловое отклонение луча
Шлифовка призмы играет важнейшую роль при отражении сигнала дальномера. Чем точнее ошлифовано стекло призмы, тем лучше сигнал будет возвращен в том же направлении и с той же интенсивностью.

Рис. 1 Угловая разница входящего луча

Угловая разница между входом и выходом луча известна, как угловое отклонение излучения (см. рис.1).
Большее отклонение значительно уменьшает мощность возвращенного сигнала и диапазон измерений. Профессиональный отражатель GPR121 имеет высочайшую точность с отклонением луча менее чем 2”.
После производства каждая призма измеряется интерферометром для определения её углового отклонения излучения и сертифицируется.
Призмы с отклонением от 2” до 8” собираются под маркой отражателя GPR111.

Отражающее покрытие
Призмы Leica имеют медное покрытие на отражающей поверхности. Медное покрытие обеспечивает отражение видимых и инфракрасных лучей с высокой интенсивностью. Будучи надежным и устойчивым к коррозии, покрытие имеет долгий срок службы. Многие призмы других производителей не имеют покрытия на отражающей поверхности, что значительно снижает точность измеренного расстояния, диапазон режима распознавания цели и расширенного поиска более чем на 30%. К тому же, ошибки в измерениях могут появляться в результате образования конденсата на отражающей поверхности. Исключением среди отражателей Leica с медным покрытием является отражатель GPR112, разработанный для задач мониторинга. У этого отражателя нет покрытия, но выполнен запатентованный газо-обменный затвор, который предотвращает появление конденсата.

Антиотражающее покрытие
Внешняя поверхность призм Leica имеет антиотражающее покрытие. Это покрытие достаточно устойчиво и защищает поверхность от царапин. Без данного покрытия внешняя поверхность призмы будет отражать лишь часть сигнала, переданного дальномером. Покрытие оптимизировано для излучения дальномерами Leica, поэтому отражатели других брендов будут отражать сигнал лишь частично и могут являться причиной неверных измерений. При использовании отражателя без антиотражающего покрытия, ошибки при измерении расстояний могут достигать 3мм. Исключением среди отражателей Leica с антиотражающим покрытием является точный отражатель GPH1P. Его призма не имеет антиотражающего покрытия, но при этом в отражателе выполнен небольшой наклон призмы для того чтобы предотвратить любое прямое отражение обратно к дальномеру.

Точность центрирования
Точность центрирования отражателя - это точность, с которой оптический центр призмы совмещен с механической вертикальной осью адаптера/держателя. Точность центрирования в отражателях Leica Geosystems составляет от 0.3мм до 2мм.

Качество стекла
Отражатели Leica Geosystems сделаны из высочайшего качества стекла. Более точное измерение расстояний и лучшее распознавание цели обеспечивают следующие характеристики стекла:
–Высокая однородность показателя преломления стекла
–Mинимальные допуски для определения показателя преломления и коэффициента дисперсии
–Минимальное число полос (штрихов)
–Высокая устойчивость к кислотным средам
–Минимальное число воздушных пузырьков
–Высокая устойчивость к различным погодным условиям.
Все эти характеристики гарантируют превосходную устойчивость отражателей Leica Geosystems к влиянию окружающей среды.

Рис.2 Призма отражателя 360°

Створ между тахеометром и отражателем
Для максимальной точности измерений круглые отражатели необходимо позиционировать так, чтобы поверхность призмы была максимально перпендикулярна линии визирования тахеометра (лучу дальномера). Зависимость ошибки от угла, отличного от 90°, показана на рис.5. Допустимое отклонение составляет ±10°. Сложно осуществить точное наведение на центр отражателя, который не перпендикулярен линии визирования инструмента. Это вызвано разностью отражающих коэффициентов между воздухом и стеклом, вследствие чего добавляется возможная ошибка в измерения горизонтальных направлений.

Рис.3 Пример рефракции в повседневной жизни – тот же эффект возникает при измерениях уклона на отражатели–карандаш в стакане с водой видится по разному смотря под разными углами.

Пример такого эффекта показан на рис. 3. Наблюдая карандаш, опущенный в стакан с водой, можно увидеть, что подводная часть карандаша на левой и правой картинках отличается при разном угле обзора, так как отражающие коэффициенты воздуха и воды разные. Поэтому наведение на отражатель перпендикулярно к внешней поверхности его призмы позволит верно распознать его положение. Для удобства в наведении отражателя на тахеометр Leica Geosystems предлагает визир, расположенный на марке (см. рис. 4). Оператор может выполнить быстрое и легкое наведение в течении нескольких секунд, поворачивая отражатель на инструмент.

Рис.4 Круглый отражатель Leica Geosystems GPR1 с визиром для наведения

Если отражатель не перпендикулярен оси визирования инструмента, вертикальная ось отражателя не совпадет с истинным центром отражателя (см. рис 6) и измерения будут содержать дополнительную ошибку. За счет специального дизайна отражателей Leica Geosystems при углах менее 40° ошибка наведения составляет менее 0,5 мм, однако при угле разворота более 50°, ошибка превышает 1мм, что может оказаться существенным в ряде применений.

Рис.5 Отклонение осей при их несоосности для отражателя Leica GPR1

К примеру, при использовании инструмента серии TS/TM30 Leica Geosystems, обеспечивающем высокоточные измерения углов и расстояний, для достижения максимальной точности отражатель должен быть выставлен как можно ближе к перпендикуляру линии визирования инструмента. При углах более 60° ошибка превышает 2,5мм. По причине симметричности тела призмы результат неточного вертикального наведения будет тот же, что и при горизонтальном наведении. Отражатели Leica Geosystems сделаны таким образом, чтобы необходимая точность наведения была достигнута минимальными усилиями, но в конечном счете вся ответственность лежит «на плечах» геодезиста.

Рис. 6