какие методы измерения расстояний используются в дальномерной части электронных тахеометров
Как пользоваться, работать с тахеометром
• горизонтальная и вертикальная съемка;
• вынос в натуру участков, дуги дорог;
• разбивка строительных осей (по ссылке рассказано → о способах разбивки зданий на местности);
• архитектурные промеры;
• вычисление площадей и объемов земляных работ;
• определение недоступных расстояний и многое другое.
Устройство тахеометра
Как и → теодолит (по ссылке рассказано как работать теодолитом), электронный тахеометр устанавливается на штативе. Винтами подставки (треггера) инструмент выводится в рабочее положение горизонтально земной поверхности. Для этого на инструменте предусмотрены пузырьки уровней в двух плоскостях, некоторые модели оборудованы электронным уровнем.
Инструмент оборудован системой компенсаторов, которые выравнивают устройство при неточной центрировке. Если тахеометр установлен неточно, или в процессе работы произошло нарушение горизонтальности, автоматика прекратит набирать отсчеты, и выдаст предупреждающее сообщение.
Для работы тахеометра необходим аккумулятор, емкости которого обычно хватает на 6 часов непрерывной съемки. Для условий Крайнего Севера существуют морозоустойчивые модели, так как в обычном исполнении электроника инструмента может давать сбой при температуре ниже – 15 °C.
Отражающая веха для работы с тахеометром
Включаем тахеометр, выставляем и центрируем его над точкой при помощи оптического окуляра отвеса. С помощью прицела зрительной трубы визируем цель, зажимными винтами закрепляем корпус, после чего берем отсчёт. В моделях с полноценной клавиатурой к каждой съемочной точке можно давать короткие пояснительные комментарии. Так как тахеометр – старший брат теодолита, практически у всех моделей самый первый режим работы – режим угловых измерений. Чтобы измерить угол между двумя точками, наводим центр сетки нитей зрительной трубы на первую точку, «обнуляем» угол специальной кнопкой, затем наводим зрительную трубу на вторую точку, при этом на дисплее высвечивается значение градусов и минут. Кнопкой записываем значения в память устройства.
Тахеометрическая съемка
Использовать столь сложный инструмент в качестве простого теодолита не совсем рационально, ведь зная как работать с тахеометром, кроме угловых измерений, можно сразу вычислить и расстояние между точками. Для этого съемку необходимо вести на специальную геодезическую веху.
Веха служит для визуализации точки съёмки, имеет пузырёк уровня и может выдвигаться на высоту 2,6 метра для работы в стеснённых условиях.
Перед началом работы инструмент программируется – вводятся координаты и высоты известных точек, и высота самого инструмента, которая определяется, прислонив веху к уровню инструмента (рис). Получить координаты третьей точки можно, опираясь на минимум две исходные.
Существует два способа начала работы тахеометром и определение его местоположения – стояние на точке с известными координатами или установка инструмента между точками с известными координатами (обратная засечка).
Угол установки инструмента при обратной засечке должен быть отличным от 180°; если это несколько точек, они должны находиться примерно на одинаковых расстояниях. Снимаем точки и дальше вопрос как пользоваться тахеометром отступает на второй план, поскольку в действие вступает электроника, которая и вычисляет положение инструмента. В случае ошибки измерений или недопустимых невязок, система блокирует работу, поэтому ошибиться в случае использования электронного тахеометра достаточно сложно.
После установки инструмента и ввода его высоты в компьютер, можно начинать набор пикетов (съёмку точек); если с одной точки снять весь участок невозможно, инструмент переставляется на одну из пикетажных съемок, после чего работа продолжается. Если таких точек съёмки более двух, имеет смысл проконтролировать точность тахеометрического хода, взяв отсчёт на точку с известными координатами. Специальное программное обеспечение инструмента вычисляет невязку, сравнивает её с допустимой, и, если всё в порядке, самостоятельно вводит допустимые поправки в полученные значения координат и высот. Прочитав инструкцию к тахеометру станет понятно как пользоваться компьютером, вводить необходимые значения координат, переносить аппарат с точки на точку.
Съемка ведётся обычно двумя людьми. Первый стоит за инструментом и берёт отсчёт, а второй с вехой передвигается по участку, ведя абрис 
полевых измерений.
Установка и определение координат инструмента обычной засечкой и обратной засечкой
Результат работы записывается в память инструмента в виде:
• номер точки,
• координата X,
• координата Y,
• координата Z,
• пояснение.
При соединении тахеометра с компьютером, посредством COM или USB порта полученный файл измерений можно использовать для работы в векторных графических редакторах.
Значения съёмок тахеометром загружаются в специальную программу и могут быть использованы для работы в векторном редакторе
При обработке полученных значений поле точек, скачанных с тахеометра, в специальной программе соединяется условными знаками, что на выходе нам даёт → план участка (по ссылке рассказано как сделать схему участка).
Знакомство с электронным тахеометром, установка станции и пикета (видео)
Оставляйте ваши советы и комментарии ниже. Подписывайтесь на новостную рассылку. Успехов вам, и добра вашей семье!
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:
echome.ru
Сайт посвященный измерительным приборам…
Что такое тахеометр?
Современный рынок измерительных инструментов чрезвычайно богат разнообразием всевозможного инструментария. Одним из широко используемых геодезических измерительных приборов нового поколения можно назвать тахеометр, служащий для измерения дальних расстояний, высот и углов в линейных плоскостях с помощью зрительного контакта.
Первые модели тахеометров появились не так давно, в семидесятых годах XX века. Это был некоторый симбиоз оптического теодолита и светодальномера, объединённых чуть позднее в общую корпусную коробку, и оснащением управляющей настройками и замерами панелью, позволяющую вводить значения углов. Настоящим прорывом в эволюции тахеометров стало использование электронной оптической системы отсчёта углов вместо оптической.
Выяснив, что такое тахеометр, следует определить сферы его применения. Использование этого инструмент практикуется для определения координат и превышений точек географической местности в следующих случаях:
Точность и дальность производимых замеров зависит от конкретной модели тахеометра, его конструкции и внешних климатических характеристик: температуры воздушной среды, атмосферного давления, показателей относительной и абсолютной влажности.
Виды и классификация
Классификация тахеометров достаточно развернута и определяется свойствами, функциями, принципами использования, заложенными в ее основу.
Исходя из сфер применения, можно выделить следующие категории тахеометров:
По принципу работы принято за основу следующее деление тахеометров на:
Конструктивное исполнение подразделяет все семейство тахеометров на:
Режим работы инструмента определяет диапазон измерения дальности расстояний и классифицирует тип тахеометра на:
На рынке рассчитанных на проведение геодезических исследований измерительных приборов сейчас присутствуют модели электронных тахеометров, оснащённых сочетающимся с системой фокусирования визирной трубы дальномером. Преимущество такого инструмента состоит в возможности измерения расстояний объекта, на который обращена визирная труба.
Все чаще и чаще производители анонсируют модели тахеометров, оснащённых системой GPS. Наличие обычного GPS-навигатора с функцией Bluetooth или приемника геодезического класса GNSS GPS-поиск позволит легко и быстро обнаружить цель по заданным координатам.
Общее устройство
Тахеометр состоит из двух ключевых частей:
Любой тахеометр оборудован системой компенсаторов, автоматически выравнивающих инструмент при отклонении его положения относительно уровня горизонтали.
Принцип работы
Работа большинства тахеометров основана на двух методах и обусловлена конструктивным исполнением самого геодезического агрегата:
В зависимости от модели пользовательским интерфейсом можно пользоваться как с клавиатуры, так и используя сенсорный дисплей со стилусом – принципы работы одни и те же, за исключением моментов выбора и ввода информации.
Основные выполняемые функции базируются на принципе работы тахеометра: замеры координат; замеры высот труднодоступного или недоступного объекта; вычисление необходимых величин; вынос на местность проектных точек высот, дуг и линий и т.д. Базовым функциональным назначением устройства является значительное упрощение проведения геодезических работ по сравнению с другими инструментами.
Эксплуатация тахеометра
Достаточно сложная конструкция инструмента, множество настроек и функциональных возможностей делают работу с тахеометром при определенных навыках не только удобной, но и высокоточной. У начинающего пользователя могут возникнуть вопросы по правильности ввода данных по станции.
Как пользоваться тахеометром? Ниже приведена пошаговая последовательность основных действий:
На данном этапе выполняется настройка станции для установки и ориентирования прибора, выбор системы координат и создание списка рабочих проектов.
Тахеометр имеет целый комплекс конфигурируемых пользователем параметров и функций, позволяющий выполнять различные настройки в соответствии с индивидуальными пожеланиями и объединять их в конфигурационные наборы.
В процессе работы необходимо понимать, то при измерениях расстояний с использованием лазерного луча в отражательном режиме на надежность данных может повлиять попадание на пути следа лазера различных объектов: проезжающих машин, кабелей линии электропередач, плотного тумана или сильного снегопада, пролетающих птиц или листвы деревьев и кустарников.
Современные тахеометры с присущей им комплексно разработанной системой обрабатывающих данные замеров прикладных приложений удовлетворяют постоянно растущим требованиям к автоматизированной обработке полученной информации, а так же в полной мере соответствуют новым технологическим нормативам. Работа с таким инструментом удобна и комфортна даже для начинающих специалистов геодезического профиля.
Стоимость тахеометров может существенно варьироваться в зависимости от следующих параметров:
В среднем цена устройства может составлять от 160000 рублей до 800000 рублей и выше для сверхточных профессиональных инструментов, предназначенных для выполнения особо точных и сложных работ.
Видео: знакомство с прибором
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