Лазерные геодезические приборы

Реферат

В лазерных геодезических приборах в качестве излучателя светового потока используют оптические квантовые генераторы (лазеры).

Лазеры бывают твердотельные, газовые, жидкостные и полупроводниковые. В геодезических приборах используют газовые и полупроводниковые лазеры. Полупроводниковые лазеры применяют в основном в приборах для измерения расстояний — светотодальномерах. Газовые же лазеры применяют в приборах, задающих положение вертикальной или опорной линии: лазерных нивелирах, указателях направлении, лазерных центрирах и других приборах различного назначения. В практике геодезического обеспечения строительства используют газовые гелий-неоновые лазеры непрерывного излучения, работающие в видимой части светового диапазона и излучающие узконаправленный пурпурно-красный пучок света. Согласно общепринятому определению, Проектир направления (от лат. projectus — брошенный или вытянутый вперёд), оптический прибор в виде вертикальной зрительной трубы, применяемый в маркшейдерском деле для передачи дирекционного угла (направления) с земной поверхности на ориентируемый горизонт в подземной горной выработке. В основу конструкции П. н. положен принцип двойного изображения, используемый в оптических дальномерах; двойное изображение достигается при помощи оптического клина или бипризмы, закрепляемых в насадке, надеваемой на зрительную трубу. Оптическое ориентирование, выполняемое при помощи П. н., сопровождается ошибками от рефракции воздуха в стволе шахты, поэтому существующие приборы обеспечивают необходимую точность ориентирования на глубину до 300 м. Оптическое ориентирование с помощью П. н. вытесняется гироскопическое ориентированием.

Лазерные геодезические приборы

Лазерные геодезические приборы конструируют таким образом, чтобы лазер был установлен параллельно визирной оси прибора, на котором он смонтирован, или лазерный пучок направлялся через зрительную трубу прибора. Как правило, при измерениях используют визуальную или фотоэлектрическую индикацию лазерного пучка. При визуальной индикации для отсчетов по лучу применяют экран в виде сетки квадратов или концентрических окружностей, а также нивелирную рейку. При более точной фотоэлектрической индикации используют специальные фотоприемные устройства с фотоэлементами.

Рассмотрим некоторые типы известных лазерных приборов, применяемых в строительстве.

14 стр., 6655 слов

Лазеры и их применение (2)

... лазеров разнятся от микроскопических для ряда полупроводниковых лазеров до размеров футбольного поля для некоторых лазеров на неодимовом стекле. Уникальные свойства излучения лазеров позволили использовать ... лазеров в научных исследованиях - физических, химических, биологических. Лазерный луч становится надежным помощником строителей, картографов, археологов, криминалистов. Цель данной работы ...

Лазерные нивелиры предназначены для измерения превышений и передачи высотных отметок. Нивелир излучает видимый пучок света, относительно которого производят измерения превышений. В одних приборах пучок лазерного излучения направляют по оптической оси зрительной трубы, в других — зрительная труба соединена параллельно с излучателем ОКГ.

В нивелирах с уровнем ось пучка приводят в горизонтальное положение цилиндрическим уровнем, в нивелирах-автоматах — компенсатором. По условиям геометрического нивелирования оси лазерного пучка и цилиндрического уровня должны быть параллельны.

В настоящее время лазерные нивелиры выпускают в основном с автоматически горизонтирующимся пучком излучения, вращающимся лазерным пучком и другими особенностями.

В основе всех современных лазерных нивелиров лежит лазерный светодиод, являющийся точечным источником света. В отдельности от прибора светодиод можно соотнести с лазерной указкой или лазерным указателем направления. Применяя лазерный светодиод совместно с разнообразными механическими и оптико-электронными устройствами, конструкторы лазерных нивелиров добиваются возможности построения направлений и плоскостей, а так же приведения их к горизонту или другому рабочему положению.

Лазерные нивелиры объединены в две подгруппы:

  • построители плоскостей
  • построители направлений.

ПОСТРОИТЕЛИ ПЛОСКОСТЕЙ

Подгруппа «построители плоскостей» четко делится на два типа нивелиров — “ротационные” и “статические” приборы.

РОТАЦИОННЫЕ (лазерный луч в режиме вращения или сканирования).

Ротационные построители плоскостей с видимым лазерным лучом делают возможным построение горизонтальных, вертикальных и наклонных плоскостей в зависимости от типа прибора. Одно из главных достоинств этих приборов — ВИДИМАЯ плоскость с диапазоном до 360 градусов вокруг инструмента. Лазерная плоскость создаёт исходный горизонт, который может использоваться одновременно всеми работающими в данном помещении, например при заливке стяжки полов, монтаже окон и дверей, укладке плитки, монтаже подвесных потолков и т.д. Это обеспечивает необходимую точность, значительно повышает производительность и удобство работ. Возможность построения вертикальной и наклонной плоскостей во многом расширяет область применения приборов и позволяет производить вертикальную разметку, монтаж вертикальных конструкций, использовать вертикальную плоскость в качестве линии отвеса, определять положение наклонных конструкций — таких как лестницы, крыши и т.д.

Многие ротационные построители плоскостей имеют перпендикулярный к рабочей плоскости лазерный луч. Эта возможность часто заменяет традиционный нитяной или оптический отвес, позволяет определять вертикали, упрощает монтаж конструкций.

Области применения ротационных нивелиров достаточно широки. При работе на улице лазерные нивелиры позволяют производить передачу отметок, горизонтальную разбивку, а так же контролировать положение строительных и монтажных элементов. При работе в помещении так же можно выполнить разбивку оконных и дверных проёмов, проконтролировать монтаж электрооборудования, подвесных потолков, полов, рекламных щитов, укладку плитки и многое другое.

3 стр., 1065 слов

Лазерные нивелиры

... в лазерных нивелирах могут также использовать две световые плоскости, создаваемые двумя сканирующими пучками лазерного излучения. Лазерный нивелир, задающий два лазерных пучка, образующих равносигнальную зону В нем лазерный пучок от лазера попадает на сканирующий ...

Применение лазерного оборудования ограничивается только тем, что при ярком солнечном освещении лазерный луч виден на расстоянии до 15 м. Для улучшения видимости лазерного луча используют специальные очки. Кроме того, для фиксирования луча на значительном расстоянии применяются различные приёмники лазерного излучения, которые позволяют увеличить радиус действия прибора до 150 м (в зависимости от типа прибора).

В основе этих приемников лежат фотоэлектрические датчики, улавливающие импульсное попадание лазерного луча на фотоэлектрическую пластину. Некоторые приёмники лазерного излучения совмещены с пультом дистанционного управления лазерным нивелиром.

Применение приемников так же делает возможным активное использование ротационных лазерных нивелиров при производстве земляных работ, внешних работ по контролю строительства нулевого цикла, устройству фундаментов и многого другого.

Ротационные построители плоскостей с невидимым лазерным лучом позволяют строить горизонтальную плоскость. Используются такие приборы только с приёмником лазерного излучения. Преимущественно все приборы имеют большой радиус действия, до 300-400 м (в зависимости от типа прибора), и зачастую высокую точность измерений.

Область применения ротационных нивелиров с невидимым лучом ограничивается работами, при которых возможно применение фотоэлектрического датчика. Эти приборы предпочтительней для использования на открытых, крупных стройках в качестве станции, устанавливающей общий рабочий горизонт на всей строительной площадке, от которого ведется разбивка, монтаж и контроль производимых работ.

Ротационные нивелиры с невидимым лазерным лучом, как и приборы с видимым лучом, нашли широкое использование в лазерных системах автоматизированного управления машинами. При использовании таких систем оператор строительной техники может легко контролировать положение ковша экскаватора, ножа бульдозера или грейдера относительно рабочей отметки, которую определяет лазерный нивелир.

Необходимым условием использования лазерных систем машинного контроля является наличие на технике специальных фотоэлектрических датчиков, созданных для работы с такими системами.

Эти приборы имеют широкий диапазон работы и просты в обращении, что позволяет получить высокую производительность. Высокоточный компенсатор с воздушным демпфированием обеспечивает стабильность лазерного луча в местах с повышенной вибрацией.

Ротационный лазерный нивелир NEDO Eco 4

Характеристики

  • Точность (горизонталь) ±10сек.
  • Точность (вертикаль) ±10сек.
  • Рабочий диапазон (с детектором) 500 м.
  • Диапазон самовыравнивания +/-5°
  • Градирование X/Y: +/-10°
  • Диапазон работы компенсатора ±10′
  • Точность ±1мм/10м.
  • Рабочая дальность (с приемником) 150м.
  • Частота вращения 360об/мин.
  • Тип лазера 2 класс, 635 нм.
  • Подстройка по пузырьковому уровеню 8’/2мм.
  • Приблизительное время работы 30ч.
  • Вес 2.4 кг (включая элементы питания).

  • Габаритные размеры 165x160x250мм.
  • Температура окружающей среды -10°C до +50°C
  • Класс защиты IP 53

Характеристики лазерного приемника

  • Точность ±1.0мм./±2.5мм.
  • Питание9В (Крона)
  • Время работыоколо 70ч
  • Период автоматического отключения 10мин.
  • Вес 210г. (включая элементы питания)
  • Габаритные размеры 75x30x170мм.

Комплект поставки

  • Прибор.
  • Аккумуляторы.
  • Блок питания.
  • Приемник лазерного луча с кронштейном.
  • Элемент питания для приемника.
  • Пасспорт.
  • Сумка.

СТАТИЧЕСКИЕ (лазерный луч неподвижен, развёрнут в плоскость)

Статические построители плоскостей с видимым лучом в строительной практике стали широко применяться сравнительно недавно. Лазерный луч в этих приборах неподвижен и развёрнут в плоскость цилиндрической линзой. Как правило, строятся и горизонтальную, и вертикальную плоскости.

Приборы снабжены компенсаторами с магнитным демпфированием, что позволяет автоматически устанавливать горизонтальную и вертикальную плоскости. Диапазон работы компенсатора некоторых приборов может достигать ±8°. При проецировании на препятствие статические построители плоскостей образуют видимый линию.

Некоторые типы приборов одновременно с горизонтальной плоскостью строят две взаимно перпендикулярные вертикальные плоскости. Видимую длину линии таких приборов определяет угол развёртки лазерного луча. В зависимости от типа прибора угол развёртки меняется от 60° до 130°. При большом угле развёртки, вертикальные плоскости пересекаются в точке зенита, образуя крест, центр которого находится над точкой стояния прибора.

Все приборы этой группы могут устанавливаться на штатив, подвешиваться на стены, устанавливаться на пол.

Область применения достаточно широка. Она включает в себя практически все виды работ, выполняемые ротационным построителем плоскостей с видимым диапазоном лазерного луча при работе в помещении. Вместе с тем возможность одновременного построения нескольких плоскостей увеличивает удобство работы и область применения этих приборов. Построение «картинки» пересекающихся линий делает удобным использование этих приборов при производстве плиточных работ, разбивке рабочих горизонтов и монтажных осей вертикальных конструкций.

Приборы, обладают небольшим весом и маленькими габаритами, пользуются заслуженной популярностью у дизайнеров помещений, монтажников сантехнического и другого оборудования. Они широко применяются при установке коммуникаций связи, электропроводки и даже мебели. Использование приборов ограничено углом развёртки лазерного луча и мощностью лазера.

Для улучшения видимости лазерных лучей в неблагоприятных условиях и при солнечном свете многие приборы снабжены специальными очками.

Комплект поставки:

  • Лазерный нивелир
  • Элевационный штатив
  • Лазерные очки
  • Комплект батарей
  • Кейс для переноски
  • Технические характеристики:

    Точность

    ± 0,4 мм/м

    Диапазон работы

    20 м

    Диапазон работы компенсатора

    ± 5°

    Длина лазерной волны/класс лазера

    635 нм / 2M

    Крепление под штатив

    5/8”

    Питание

    3 x 1,5 V AA

    Время работы

    до 12 часов

    Вес

    0,5 кг

    Диапазон рабочих температур

    0°C – +40°C

    ПОСТРОИТЕЛИ НАПРАВЛЕНИЙ.

    Ко второй группе лазерных приборов отнесены «построители направлений». Практически всегда есть возможность зафиксировать эти направления визуально. В зависимости от того, в какой корпус вмонтирован лазерный светодиодный блок и в каких задачах используется каждый прибор, эту группу можно разделить следующим образом. В неё вошли лазерные приборы вертикального проектирования, трубные лазеры, лазерные указатели направлений.

    Лазерные приборы вертикального проектирования — устройства, обеспечивающие точное и неизменное направление вертикального лазерного луча в зенит и надир. Лазерные ПВП применяются для передачи планового положения характерных точек разбивочных и основных осей на новый строительный горизонт, для проверки вертикальности при строительстве высоких зданий и сооружений, используются в качестве линии отвеса. Так как приборы вертикального проектирования применяются на строительных площадках постоянно, и передача отметок ведется на значительные расстояния при ярком свете, луч прибора должен быть четко виден. Поэтому диаметр лазерного луча некоторых приборов этой группы достигает 5мм. В этом случае регистрация центра лазерной оси ведется по специальной палетке. Так же благодаря когерентности лазерного излучения определение центра луча может вестись по видимой дифракционной картине.