Тахеометр что это такое принцип работы

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:

  • наземная топографическая съёмка местности для разработки топологических карт;
  • геодезические и строительные разбивочные работы: вынос на местность взаимного расположения (координат) и превышений проектных решений;
  • определение прямоугольных и полярных позиционных величин;
  • измерение параметров объектов, к которым нет физического доступа;
  • если предусмотрено конструкцией, тахеометр может выполнять сопутствующие вычисления;
  • прочие топологические работы, задействованные при строительстве, археологических раскопках, обустройстве дорожного полотна.

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:

  • строительные, обеспечивающие геодезическое сопровождение съемки;
  • технические, содержащие базовый набор функций (установка станции, вынос точек) и решающие простейшие, рутинные задачи;
  • инженерные, обладающие исключительной достоверностью полученных данных и расширенным функционалом и применяемые в исполнительных съёмках и сложных разбивочных работах.

По принципу работы принято за основу следующее деление тахеометров на:

  • оптические (номограммные) – сложные оптические теодолиты, оборудованные специализированным номограммным кипрегелем;
  • электронные (цифровые) – устройство с внутренней памятью под запись и хранение результатов замеров и вычислений, в котором конструктивным образом объединены электронный теодолит и световой дальномер;
  • автоматизированные (роботизированные), дающие идеальное сочетание точности и эффективности замеров они применимы для мониторингов, сложных изыскательских и инженерных задач.

Конструктивное исполнение подразделяет все семейство тахеометров на:

  • модульные, состоящие из отдельных оптического или электронного теодолита и светодальномера;
  • интегрированные, представляющие собой единый механизм из составляющих его зрительной трубы, панели управления и процессора;
  • неповторительные с плотно закреплённым на подставке лимбом.

Режим работы инструмента определяет диапазон измерения дальности расстояний и классифицирует тип тахеометра на:

  • отражательный (призменный) – до 5 км и более;
  • безотражательный, имеющий возможность производить замеры расстояний до произвольной плоскости в диапазоне до полутора километров. Использование этого режима обладает множеством нюансов, так как дальность измерений значительно зависит от отражающих свойств обрабатываемой поверхности. Для гладкого и светлого объекта дальность значительно превышает аналогичный показатель, выполненный для темного или рельефного.

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:

  • неподвижная часть – платформа прибора, представляющее собой трёхопорное устройство (треггер), оснащённый пузырьковыми двухплоскостными уровнями, круглым или электронным уровнем;
  • подвижная часть является совокупностью следующих компонентов:
  • алидада в форме колонки;
  • панель управления с монитором;
  • зрительная труба;
  • визир оптического отвеса;
  • аккумуляторная батарея;
  • зажимные микрометренные винты.

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:

  1. Фазовый метод: расстояния определяются путем измерения разности фаз излучаемого и отраженного светового луча.
  2. Импульсная технология применяется в некоторых новейших моделях, оснащённых высокоточной электроникой: расстояние измеряется по времени прохождения лазерного луча до отражателя в прямом и обратном направлении.

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:

  1. Следует установить штатив на определенной точке местности и отрегулировать положение ножек штатива-треножника на удобную высоту.
  1. Следует центрированно и надежно установить тахеометр с треггером на местности: для установки над определенной точкой необходимо воспользоваться оптическим отвесом треггера или лазерным отвесом, для установки инструмента в произвольном месте отвеса не требуется.
  2. Включить тахеометр красной кнопкой питания, при необходимости наклонить зрительную трубу и выставить уровень для достижения точного центрирования и горизонтирования инструмента.
  3. Запуск и работа с пунктами главного меню приложений (прикладных программ) зависит от конкретной модели инструмента и выполняемых съемочных работ.
Читайте также:  Сдвижные ворота своими руками без автоматики

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.

  1. Следует помнить, что не следует выполнять одновременные измерения двумя устройствами на один и тот же объект: это приведет к смешиванию отражённых сигналов и неизбежному искажению результатов замеров.
  2. Выполненные вовремя поверки и юстировки инструмента призваны обеспечить необходимую точность проводимых работ и минимизировать инструментальные погрешности.
  3. Результатом работы будут являться записанные и обработанные данные необходимых для выполнения конкретных работ измерений.

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:

  • дальности и достоверности производимых измерений расстояний;
  • дополнительного функционала, расширяющего фронт работ;
  • набором эксплуатационных форматов и параметров;
  • габаритных размеров и веса прибора и т.д.

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

Универсальный оптико-электронный геодезический прибор, позволяющий специалистам выполнять практически все виды работ в современной геодезии с достаточно высокой точностью измерений. Одновременно его можно использовать и как теодолит, и как нивелир, и как светодальномер. Универсальность этого прибора состоит в его многофункциональности. С его помощью можно выполнять прямые и косвенные измерения, которые сразу выводятся на дисплей. К ним относятся:

  • измерения расстояний (длин и горизонтальных проложений);
  • определение углов (горизонтальных и вертикальных);
  • нахождения плановых и высотных координат.

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:

  • координат точки стояния тахеометра, при решении обратной геодезической засечки на местности;
  • наклонной длины, горизонтального проложения, превышения между точками, при выполнении функции по определению недоступного расстояния и высоты;
  • площади ограниченной линиями, проходящими через точки с полученными координатами после полевых измерений в этой опции;
  • координат теодолитного хода с линейной, угловой, относительной, координатными невязками, при уравнивании этого хода и получения истинных координат точек.

Полный перечень тахеометров применяемых в геодезии представлен в "Каталог электронных тахеометров"

Помимо всего этого электронные тахеометры позволяют использовать свои функциональные способности при разбивочных и съемочных работах, в конструктивно предусмотренных режимах:

  • выноса точек в натуру;
  • выноса линии на местности;
  • выноса круговой линии;
  • проецирования точек;
  • измерений со смещением;
  • топографической съемки;
  • съемки трассы;
  • съемки поперечников трассы.

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:

  • светодальномера с инфракрасным светодиодом фазового и импульсного способа измерения расстояний и передачей их на жидкокристаллический дисплей;
  • электронно-цифрового вычислительного устройства с программным обеспечением, всевозможными режимами работы и панелью с дисплеем, позволяющем отображать все результаты на своем экране.

В составе таких электронных приборов следует отметить четыре системы, взаимодействующие между собой:

  • ориентирования;
  • наведения;
  • измерений;
  • управления и организации всех геодезических процессов измерения, вычисления и даже простого уравнивания;

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.

Читайте также:  Суп пюре из свежих овощей

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:

  • закрепительный винт горизонтального круга (1);
  • микрометренный винт горизонтального наведения (2);
  • закрепительный винт вертикального круга (3);
  • микрометренный винт вертикального наведения (4);
  • панель клавиатуры для набора данных в цифровом и буквенном виде (5);
  • экран дисплея, для визуального вывода всех данных (6);
  • ампула цилиндрического уровня для горизонтирования прибора (7);
  • исправительные винты для юстировки цилиндрического уровня (8);
  • окуляр (9);
  • фокусировка окуляра (10);
  • фокусировка зрительной трубы (11);
  • визирное устройство (12);
  • светодиодный индикатор импульса (13);
  • винты для крепления верхней рукоятки (14);
  • рукоятка, служащая для переноски инструмента (15);
  • место закрепления буссоли (16);
  • защелка аккумуляторного отделения (17);
  • аккумуляторное отделение (18);
  • подставка тахеометра (19);
  • подъемные винты для приведения прибора в рабочее положение (20);
  • разъем для присоединения внешних устройств питания (21);
  • разъем подсоединения кабеля для передачи файлов (22);
  • круглый уровень для приведения оси инструмента в отвесное состояние (23);
  • исправительные винты для юстировки круглого уровня и приведение его в работоспособное состояние (24);
  • пластина основания подставки инструмента (25);
  • закрепительная защелка подставки (26);
  • фокусировка нитяного центрира оптического отвеса (27);
  • окуляр оптического отвеса (28);
  • точка, соответствующая высоте инструмента (29);
  • место инфракрасного излучения (31);
  • объектив (30);
  • точка центрира (32).

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:

  • конфигураций, для выставления всех необходимых параметров, констант приборов и условий наблюдения;
  • меню, в котором можно производить выбор задач, предусмотренных программным обеспечением;
  • быстрых настроек;
  • измерений;
  • памяти.

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:

  • включения (1) и выключения при одновременно нажатии кнопок «ON» и «OFF» (1,23);
  • буквенно-цифровая клавиатура (2);
  • переходные клавиши «вверх», «вниз», «влево», «вправо» (3);
  • изображение уровня зарядки аккумулятора (4);
  • отображение индикации компенсатора (5);
  • нумерация окон изображения (6);
  • ENTER — вход в выбранный режим и подтверждение выбранного действия (7);
  • окно датчик работы с дистанционным пультом управления (8);
  • FUNC – для последовательного перехода в три окна измерений (9);
  • SFT – переключение между режимами измерений (призма, пленка, без отражателя) и буквенными с цифровыми обозначениями на рабочей клавиатуре (10);
  • BS – удаление не верно набранного символа (11);
  • ESC –выход обратно на предыдущую страницу на экране (12);
  • (F1,F2,F3,F4) — функциональные клавиши выбора режимов работы (13);
  • обозначения, соответствующие функциональным клавишам и режимам работы на изображенной странице (14);
  • Вне диапазона – надпись на экране, соответствующая не рабочему состоянию прибора (15);
  • ГУ – строка горизонтальных углов (16);
  • Z – строка вертикальных углов (17);
  • D – A – строка горизонтальных проложений (18);
  • 2787м – значение горизонтального проложения(19);
  • ppm – поправка в измерения из-за атмосферных условий работы (20);
  • ПП – постоянный коэффициент призмы (21);
  • заданный режим измерений соответствует выбранному режиму «на призму» (22);
  • подсветка экрана изображения и сетки нитей (23).

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:

  • размеры и увеличение зрительных труб, могут быть 26, 30, 36, 40 крат;
  • тип изображения, конструктивно обычно заложено прямое изображение;
  • диапазоны измерений расстояния: на призму до 6000м, на пленку до 800 м, в безотражательном режиме до 350м
  • угловые среднеквадратические погрешности, имеющие значения 2, 3, 5, 6 секунд;
  • автоматический компенсатор углов наклона с диапазоном компенсации от трех до шести минут, представляющий жидкостный двухосевой датчик;
  • линейные среднеквадратические ошибки, зависящие от режимов измерений:
  • точные (однократные, многократные, усредненные);
  • быстрые (однократные или многократные);
  • при измерениях на призму, линейные погрешности (СКП) составляют в пределах ± 2мм при точном и ± 6мм при быстром измерениях;
  • при измерениях на пленку линейные СКП имеют значения при точном ± 3мм, при быстром ± 6мм;
  • в безотражательном режиме значения СКП колеблются в зависимости от дальности приборов, способных работать в таком режиме. Они могут находиться в пределах от ± 3мм до ± 15мм;
  • источниками питания выступают обычно литиево-ионные батареи;
  • источниками импульса являются светодиоды красного спектра второго, третьего класса;
  • центрирование инструмента достигается с точностью до 1 мм, с применением электронного уровня в диапазоне не более трех минут на высоте 1,3 м;
  • другие характеристики, обязательно представлены в инструкциях к эксплуатации приборов.
Читайте также:  Самый тихий холодильник самсунг

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:

  • переносной персональный компьютер (ноутбук) для автоматизации всего процесса геодезических полевых и камеральных работ;
  • треноги, штативы с широкими головками для удобства установки и крепления тахеометра, тяжелые по весу и изготовленные из дерева или полимеров (фиберглассовые);
  • шнуровой отвес, предназначенные для выставления штатива над точкой и точного центрирования прибора;
  • буссоль, для ориентирования инструмента на местности в сторону северного направления;
  • диагональные насадки (крепятся на окуляр), используемые для удобства наблюдений, наведения на значительные углы наклона (до 90º) зрительной трубы;
  • разные солнцезащитные фильтры;
  • кабель и запоминающие устройства (флеш-память) для передачи данных;
  • призмы (минипризмы), для приема и отражения сигналов;
  • держатели призм;
  • отражатели и отражательные пленки;
  • адаптеры регулирования высоты отражателя;
  • адаптеры-переходники для внешнего и внутреннего крепления отражателей;
  • вехи для видимости отражателей;
  • триподы, биподы для установки вехи с отражателем;
  • аккумуляторные батареи и зарядные устройства с ним.

Поверки электронных тахеометров

Кроме стандартных поверок геодезических угломерных инструментов необходимо выделить в первых двух пунктах списка и характерные поверки тахеометров:

  • лазерного отвеса;
  • по определению постоянной поправки светодальномера;
  • отвесности оси оптического отвеса;
  • перпендикулярности горизонтальной оси и сетки нитей;
  • горизонтального положения линии сетки нитей;
  • по определению коллимационной погрешности;
  • по определению места нуля компенсатора;
  • отвесности оси круглого уровня;
  • рабочего состояния цилиндрического уровня/

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

Тахеометр — это прибор, используемый для измерения вертикальных и горизонтальных углов, превышений и длин линий. Несмотря на компактный размер, он является инструментом, объединяющим в себе функции теодолита и светодальномера. Наличие микропроцессора с мощным программным обеспечением позволяет производить необходимые измерения и расчеты быстро и с минимальной погрешностью, а также запоминать и обрабатывать большой объем информации.

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:

  • Фазовый метод: расстояния определяются за счет измерения разности фаз излученных и отраженных световых лучей.
  • Импульсный метод: расстояние измеряется по времени прохождения лазерного луча до отражателя и обратно. В новейших электронных тахеометрах расстояния измеряются как импульсным, так и фазовым методом.

На дальность измерений тахеометра влияют технические возможности дальномера прибора, погодные условия и режим работы устройства.

Режимы работы:

  • Отражательный — используется отражатель (призма), дальность измерений может достигать до 5 и более км.
  • Безотражательный — могут измеряться расстояния до любой поверхности в пределах 2,2 км

У современных тахеометров точность угловых измерений достигает 0,5 угловой секунды, расстояний — 0,8 мм.

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.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
ТурбоЗайм
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock detector