Что такое электронный тахеометр
Что такое тахеометр?
Активное развитее техники затронуло и геодезическое оборудование. Современные приборы позволяют выполнять те или иные виды работ быстро и с высокой точностью. Одним из незаменимых устройств в геодезии является тахеометр.
Что такое тахеометр
Одним из главных плюсов работы тахеометра является то, что измерения возможно провести, при наличии таких препятствий, как: ветки или листва, а также в условиях плохой видимости или, наоборот, яркой солнечной освещенности.
Тахеометр применяется для вычисления превышений, определения координат точек на местности, получения плана с изображением рельефа при топографической съемке, для выполнения обратной засечки и тригонометрического нивелирования и т.д.
Первые тахеометры
Первые приборы появились в 70-х гг. XX в. и напоминали современные тахеометры лишь отдаленно. Для измерений использовались полуэлектронные приборы, представляющие теодолит со светодальномером. После того как светодальномеры стали компактных размеров появилась возможность устанавливать их на теодолит, а позже начали выпускаться приборы в общем корпусе с возможностью введения значений углов.
Первый электронный тахеометр AGA-136 был выпущен в Швеции в 80-х гг. XX в. Это стало прорывом в геодезическом приборостроении. Электронная система отсчета углов заменила оптическую. Это позволило автоматизировать работу геодезистов. Полученные данные о значении углов и информация о длине линии поступали в цифровом виде в процессор и там же проводились все вычисления, а на индикатор выводились готовые величины. После Шведских тахеометров фирмы Geodimetr на рынке стали появляться приборы марок Sokkia, Topcon, Nikon, производимых в Японии, Leica в Швейцарии, и т.д.
Принцип работы
Принцип работы дальномера тахеометра зависит от конструктивных особенностей прибора, но его можно разделить на 2 основных метода измерений:
На дальность измерений тахеометра влияют технические возможности дальномера прибора, погодные условия и режим работы устройства.
Режимы работы:
Современные модели
На современном рынке геодезического оборудования представлены модели тахеометров различного ценового сегмента. Чем выше характеристики тахеометров по точности, мощности процессора и ПО, скорости обработки данных, тем выше их стоимость. Но, необходимо учитывать, что новейшее оборудование ускоряет работу геодезистов, благодаря высокой точности производимых измерений и возможности проводить автоматизированную работу одним оператором. Покупая оборудование проверенных производителей, можно быть уверенным, что оно прослужит долгие годы и окупит себя многократно.
Как выбрать тахеометр?
При любых работах где необходимо точное измерение на местности или идет строительство невозможно обойтись без тахеометра. Современное оборудование позволят решить большинство задач, поставленных перед геодезистами быстро и с высокой точностью. Выбирая тахеометр для стройки или топографических работ обращайтесь в проверенные компании. Инженеры компании «Геодезия и Строительство» ответят на интересующие Вас вопросы, помогут подобрать оборудование, а также, при необходимости, проведут обучение персонала по его использованию.
Электронный тахеометр
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:
Помимо всего этого электронные тахеометры позволяют использовать свои функциональные способности при разбивочных и съемочных работах, в конструктивно предусмотренных режимах:
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:
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:
В составе таких электронных приборов следует отметить четыре системы, взаимодействующие между собой:
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:
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:
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:
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:
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:
Поверки электронных тахеометров
Кроме стандартных поверок геодезических угломерных инструментов необходимо выделить в первых двух пунктах списка и характерные поверки тахеометров:
Электронный тахеометр инструкция как пользоваться
Главная страница » Электронный тахеометр инструкция как пользоваться
Электронный тахеометр – устройство, конструктивно представляющее комбинацию приборов теодолит и дальномер. Система позволяет определять координаты отражателя путём совмещения перекрестия инструментов на отражателе и одновременного измерения вертикальных/горизонтальных углов и наклонных (откосных) расстояний. Используемый в составе электронной схемы устройства микропроцессор обеспечивает запись показаний в память, а также необходимые вычисления. Полученные данные легко переносятся на компьютер для последующего использования под создание геодезической карты.
Как применяется электронный тахеометр на практике?
Для того чтобы правильно использовать на практике электронный тахеометр, необходимо знать и понимать:
В полевых условиях всё это объединяется воедино, включая планирование и внимательные наблюдения. Если электронный тахеометр оборудован регистратором данных, необходимо организовать соединение регистратора данных с компьютером, передачу данных и работу с данными на компьютере. Умение распознавать ошибки в работе, а также исправлять эти ошибки — очень важный аспект профессиональной работы.
Несмотря на то, что электронные устройства тахеометры способны выполнять точные измерения, полевые условия не всегда позволяют получить требуемую точность, просто направив инструмент на цель с последующим снятием показаний. Не исключаются системные ошибки, например:
Конечно же, вполне допустимы и ошибки оператора, которые уже не устраняются непосредственно прибором. Геодезисты разработали процедуры съёмки, которые обычно включают многократное снятие показаний в «нормальном» и «обратном» положениях инструмента.
Фундаментальные измерения электронным тахеометром
При наведении на соответствующую цель, электронный тахеометр измеряет три параметра:
Все остальные значения, которые также может предоставить пользователю электронный прибор тахеометр, получают на основе этих трёх базовых измерений.
Измерение горизонтального угла
Горизонтальный угол отсчитывается от нулевого направления по горизонтальной шкале (или горизонтальному кругу). Когда пользователь впервые настраивает инструмент, выбирается нулевое направление — Север инструмента. Пользователь волен установить ноль (Север) в направлении длинной оси области карты. Или же возможен выбор ориентации инструмента приблизительно по истинному, магнитному или сетчатому Северу.
Нулевое направление необходимо устанавливать так, чтобы иметь возможность восстановления, если инструмент требуется применять в том же месте повторно через какое-то время. Как правило, это делается путём наведения на другую точку отсчёта или удалённого узнаваемого объекта. Применение магнитного компаса для определения ориентации инструмента не рекомендуется, так как ведёт к неточностям.
Большинство эксплуатируемых электронных тахеометров позволяют измерять углы с точностью до 5 секунд (0,0013888°). Соответственно, выровнять инструмент по истинному Северу с учётом возможностей измерений прибора, практически невозможно. Лучшим вариантом применения электронного тахеометра видится установка удобного для пользователя «Севера» с проводкой через съёмку, используя задние точки при перемещении инструмента.
Электронный тахометр + элементная база (одна из конструкций): 1 — система TSshield; 2 — антенна 300 метровой дальности связи; 3 — USB 2.0 интерфейс; 4 — батарейный отсек; 5 — светодиодный индикатор; 6 — клавиатура; 7 — электронная система выравнивания; 8 — графический дисплей; 9 — лазерный отвес; 10 — захват цели; 11 — триггерная кнопка; 12 — система углового датчика; 13 — 500 мм диапазон без призмы
Внутри электронного устройства тахеометра имеется градуированный стеклянный круг, полосами градации которого определяется класс точности прибора. С одной стороны стеклянного круга расположен светодиод, тогда как с другой стороны имеются два фотодиода (схема оптопары). Цепь работы оптопары прерывается, когда полосы градации закрывают путь излучению светодиода. Таким образом, количеством прерываний определяется величина поворота инструмента.
Полосы градации часто делаются ежеминутными (21600 градуировок). Секунды интерполируются по силе сигнала, принимаемого двумя фотодиодами. Это достигается размещением третьего фотодиода на одной линии со светоизлучающим диодом с целью обеспечить опорную мощность сигнала. Относительная сила сигнала других диодов позволяет рассчитать количество секунд.
По умолчанию горизонтальные углы измеряются по часовой стрелке, что соответствует нормальному режиму считывания азимутов на компасе. Но есть также устройства, измеряющие горизонтальные углы против часовой стрелки, что в математическом смысле является положительным направлением угла.
Измерение вертикального угла
Вертикальный угол измеряется относительно местного вертикального (отвесного) направления. Вертикальный угол обычно измеряется как зенитный угол (0° по вертикали вверх, 90° по горизонтали, 180° по вертикали вниз). Правда, также предоставляется возможность сделать 0° по горизонтали.
Измерение зенитного угла рассматривается более простым способом. Телескоп направляется вниз для зенитных углов более 90° и вверх для углов менее 90°. Если же делается горизонтальный 0°, в этом случае придётся работать с положительными и отрицательными вертикальными углами, что сопровождается появлением ошибок.
Для измерения вертикальных углов прибор устанавливается строго вертикально. Тахеометры электронного типа содержат внутренний датчик (вертикальный компенсатор). Сенсор обнаруживает небольшие отклонения инструмента от вертикали. Электроника прибора регулирует, соответственно, горизонтальный и вертикальный углы.
Компенсатор, однако, ограничивается малым диапазоном регулировки, поэтому инструмент следует выравнивать тщательно. Если отмечается значительный отход от уровня, электронный тахеометр выдаёт сообщение об ошибке. Вертикальные углы измеряются той же механико-оптической системой, что и горизонтальные углы. Индексирование круга является обычным делом.
Измерение расстояния по откосу
Расстояние от инструмента до отражателя измеряется посредством электронного дальномера. Большинство таких схем имеют диод на основе ареснида галлия — излучатель инфракрасного светового луча. Этот луч обычно модулируется двумя или более разными частотами.
Инфракрасный луч излучается электронным тахеометром, отражается рефлектором, принимается и усиливается схемой. Полученный сигнал сравнивается с опорным сигналом, генерируемым прибором (тем же генератором сигналов, который передаёт микроволновый импульс), после чего определяется фазовый сдвиг. Этот фазовый сдвиг является мерой времени в пути, следовательно, расстоянием между электронным тахеометром и отражателем.
Методика измерения расстояний нечувствителен к фазовым сдвигам, превышающим одну длину волны. Поэтому невозможно определять расстояния между прибором и отражателем, превышающие 1/2 длины волны (прибор измеряет двустороннее расстояние). Например, если длина волны инфракрасного луча составляла 4000 м, тогда если отражатель находился на расстоянии 2500 м, будет получено значение расстояния — 500 метров.
Поскольку измерение с точностью до миллиметра требует очень точных измерений разности фаз, организуется излучение двумя (или более) длинами волн. Одна длина волны, к примеру, составляет 4000 метров, тогда как другая длина волны составляет 20 метров. Большая длина волны позволяет считывать расстояния от 1 метра до 2000 метров с точностью до метра. Вторая длина волны позволяет измерять расстояния от 1 мм до 9,999 метров.
Объединение двух результатов даёт расстояние с точностью до миллиметров. Поскольку два показания перекрываются, значение счётчика каждого показания допускается использовать в качестве теста.
Например, задействованы длины волн λ1 = 1000 м и λ2 = 10 м. Цель расположена на расстоянии 151,51 метра. Расстояние, возвращаемое длиной волны λ1, равно 151 метр. Расстояние, возвращаемое длиной волны λ2, равно 1,51 м. Объединение двух результатов, соответственно, даёт 151,51 метр.
Базовые расчёты при работе электронного тахеометра
Как уже отмечалось, электронные тахеометры измеряют только три параметра:
Все эти измерения имеют некоторую погрешность, однако для демонстрации геометрических расчетов можно предполагать, что показания безошибочные.
Расчёт горизонтального расстояния
Чтобы вычислить координаты или отметки, изначально необходимо преобразовать наклонное расстояние в горизонтальное расстояние. Горизонтальное расстояние (HD) составляет:
HD = SD cos (90° — ZA) = SD sin (ZA)
где SD — наклонное расстояние, ZA — зенитный угол. Горизонтальное расстояние будет использоваться в расчётах координат.
Расчёт вертикального расстояния
Обычно рассматриваются два вертикальных расстояния. Одно расстояние — разница высот (dZ) между двумя точками на земле. Другое расстояние — вертикальная разница (VD) между осью оголовка инструмента и осью наклона рефлектора. Для расчёта перепада высот необходимо знать высоту оси наклона инструмента (IH). То есть высоту центра телескопа и высоту центра отражателя (RH).
Проще расчёт выглядит следующим образом: нужно мысленно представить точку на земле под инструментом:
Результат — полученная разница высот между двумя точками на земле. Формула такого расчёта записывается так:
ED = VD + (IH – RH)
Величины IH и RH измеряются и записываются в полевых условиях. Вертикальный перепад (VD) рассчитывается по вертикальному углу и наклонному расстоянию.
VD = SD sin (90 ° — ZA) = SD cos (ZA)
Подстановкой этого результата в уравнение выше, получается:
dZ = SD cos (ZA) + (IH — RH)
где dZ — изменение высоты над уровнем земли под тахеометром.
Следует обратить внимание: если высота инструмента и отражателя совпадает, указанная часть уравнения не нужна. Если расчёты проводятся вручную, удобно установить высоту отражателя такой же, как высота инструмента. Если инструмент находится на известной высоте (IZ), тогда высота земли под отражателем (RZ) равна:
RZ = IZ + SD cos (ZA) + (IH — RH)
Инструкция пользования прибором стандартно
Установить точку отсчёта конкретного проекта. Как правило, точка отсчёта измеряется посредством конвентационных средств. Отметить точку отсчёта вбитым в грунт маркерным клином.
Установка точки отсчёта и треноги: 1 – маркерный клин; 2 – тренога из комплекта
Подготовить штатив электронного тахеометра, раскрыть штатив и установить над отмеченной точкой отсчёта. Желательно постараться расположить центр штатива по оси вбитого в грунт маркерного клина.
Прикрепить трегер (крепёжную пластину) и уровень грубой настройки к штативу. При необходимости отрегулировать. Используя этот начальный инструмент для измерения курса, установить штатив ровно и прямо над точкой отсчёта.
Установка крепёжной пластины и предварительная настройка: 1 – трегер (крепёжная пластина); 2 – тренога, выровненная по точке отсчёта; 3 — вид через оптический центрир трегера
Поместить электронный тахеометр на крепёжную пластину штатива, стараясь не допустить смещения по центру, закрепить. Подключить аккумулятор и контроллер электронного тахеометра с помощью соответствующих кабелей.
Установка электронного тахеометра + тонкая настройка: 1 — пузырьковый уровень; 2 — монтаж электронного прибора тахеометра на пластину; 3 — функционал тонкой настройки с помощью контроллера
Включить аппарат и открыть функционал уровня тонкой настройки с помощью алгоритмов контроллера. Через уровень тонкой настройки отрегулировать прибор с учётом расположения прямо над маркером обследования на стойке. Необходимо получить идеальный уровень перед тем, как начинать работу.
При помощи информации: PDX
КРАТКИЙ БРИФИНГ
Что такое электронный тахеометр и для чего он используется?
Технический прогресс позволил человеку значительно ускорить выполнение многих инженерных работ и в том числе геодезических. Благодаря современному измерительному оборудованию теперь можно получить точные данные в кратчайшие сроки. Именно поэтому самым востребованным на сегодняшний день геодезическим прибором считается тахеометр, с устройством которого ознакомимся более детально.
Что такое тахеометр?
Тахеометр – это инструмент, предназначенный для измерения вертикальных и горизонтальных углов, а также превышений и расстояний.
У электронных приборов, благодаря встроенному микропроцессору и программному обеспечению, измерения и расчеты выполняются за достаточно короткий промежуток времени. При этом отклонения, в случае правильно выполненных работ, будут минимальными.
Основные конструктивные элементы тахеометра в первом положении
Конструктивные элементы тахеометра во втором положении
Конечно же, у данного инструмента есть свои недостатки, вроде высокой стоимости, но они с лихвой компенсируются его достоинствами. Именно поэтому у каждого предприятия на сегодняшний день наличие этого прибора является обязательным требованием.
Где применяется?
Удачно совместив в себе функции, как теодолита, так и светодальномера тахеометр используется для реализации следующих задач:
– определения координатных значений точек при топосъемке и составления топокарт;
– проведения строительных и геодезических разбивочных мероприятий;
– выноса на местность высот, проектных точек;
– проведения прямых и обратных засечек;
– выполнения измерений со смещением;
– тригонометрического нивелирования и т.д.
История создания
До появления этого инструмента геодезические измерения выполнялись при помощи теодолита, рулетки, нивелира и других приборов, а расчеты заносились в специальные журналы и обрабатывались вручную. По этой причине появления ошибок и их накапливания нельзя было избежать. Еще один негативный момент – время, затраченное на проведение измерительных работ.
Теперь же процесс измерений ускорился во множество раз, а большую часть работ теперь берет на себя специальное программное обеспечение(такое как ГИС ГЕОМИКС). Тем не менее, этот прибор стал неотъемлемой частью современной геодезии относительно недавно.
Инструменты, отдаленно напоминающие современные тахеометры, начали выпускать в 70-х годах. Основное препятствие состояло в невозможности совместить теодолит со светодальномером, введу чересчур больших габаритов последнего. Однако, когда его размер стал более компактным, эта проблема была благополучно решена.
Уже в 80-х в Швеции изготавливается самый первый электронный тахеометр AGA-136 от фирмы Geodimetr. Для инженерной геодезии он стал инновационным достижением. Вскоре на рынке стали появляться приборы, изготовленные в Японии (Sokkia, Topcon, Nikon), Швейцарии (Leica) и других странах.
Как работает
Работа этого инструмента строится на двух основных методах, которые обусловлены его конструктивными особенностями:
Режим, в котором будет работать прибор, также определяется диапазоном вычисления дальности расстояний. В зависимости от его интервала тахеометр можно разделить на два следующих типа:
– отражательный (5 и более километров);
– безотражательный (может выполнять измерения до произвольной плоскости в диапазоне до 1,5 километров, но дальность также зависит от отражающих свойств поверхности).
Основным преимуществом тахеометра является возможность измерений при наличии различных препятствий, вроде листвы деревьев. Кроме того, работы можно проводить при условиях не только нормальной, но и плохой или слишком яркой освещенности.
Многие производители сейчас делают акцент на приборах со встроенной системой GPS для быстрого обнаружения объекта по его координатам.
Разновидности тахеометров
Классификация этих приборов достаточно обширна и разделяется по свойствам, функционалу и эксплуатации. По принципу работы принято различать следующие инструменты:
По конструкции принято различать:
– модульные (отдельно сконструированные элементы теодолита, светодальномера и т.д.);
– интегрированные (все составляющие прибора объединены в один механизм);
– неповторительные (лимб монолитно закреплен на подставке).
В зависимости от сферы применения тахеометры разделяют на:
– строительные (геодезическое сопровождение работ);
– технические (элементарные задачи);
– инженерные (исполнительные съемки и другие сложные работы, требующие высокой точности).
Эксплуатация
Как можно подытожить из вышесказанного, тахеометр является достаточно сложным инструментом, а работа с ним требует определенных умений. Поэтому у начинающих пользователей может появиться много вопросов по поводу его правильной эксплуатации.
Однако измерения при помощи этого инструмента всегда проходит в такой последовательности:
Подробная информация об эксплуатации тахеометра описана в инструкции от производителя, с которой необходимо тщательно ознакомится перед его использованием.
Взаимодействие между пользователем и устройством осуществляется при помощи специального программного обеспечения. Устанавливая необходимые параметры на дисплее, геодезист выполняет измерительные работы, после чего все полученные данные сохраняются в памяти тахеометра. Дальнейшая их обработка и составление итогового материала будет производиться на компьютере.
Заключение
Здоровая конкуренция и технологическое развитие активно способствуют появлению точных и многофункциональных инструментов, отвечающих всем современным требованиям.
Конечно же, цена на современные приборы подобного типа достаточно высока. Тем не менее, как показывает практика, скорость работы, функциональность и удобство в эксплуатации с лихвой окупят затраченные на приобретение этого инструмента средства.