TACHIMETRY OPTYCZNE dalmierze optyczne m.in.:

Transkrypt

1 TACHIMETRY

2 TACHIMETRY OPTYCZNE dalmierze optyczne m.in.: - kreskowe, - dwuobrazowe, - jednoobrazowe.

3 Redta 002 Reduktions-Tachymeter Redukcyjny tachimetr dwuobrazowy

4 Redta 002 Reduktions-Tachymeter Łata noniuszowa Pomiar odległości od 3 m do 170 m, dokładność nawet 2 cm.

5 BRT 006 Basis-Reduktions-Tachymeter Redukcyjny tachimetr dwuobrazowy z bazą wbudowaną w instrument. Zasada pomiaru odległości w oparciu o stały kąt paralaktyczny i zmienną bazę.

6 BRT 006 Basis-Reduktions-Tachymeter CELOWANIE

7 BRT 006 Basis-Reduktions-Tachymeter Zakres pomiaru odległości od 2 m do 60 m. Poprzez wykorzystanie tarczy celowniczej zwiększany do a*200 (a - rozstaw kresek) do 90 m, a z wykorzystaniem łaty pomocniczej do 240 m. Dokładność pomiaru odległości (błąd względny): dla 60 m to 0,04 m. ΔD 1 D 1500

8 DAHLTA Redukcyjny tachimetr diagramowy, jedoobrazowy Posiada dodatkowy, pionowo umieszczony, krąg szklany krąg diagramowy, na którym naniesione są krzywe (w zależności od modelu, typu, okresu produkcji) : - krzywa zerowa, - krzywe odległości o stałej mnożenia 100 i 200, - krzywe przewyższeń o stałych mnożenia: +10, -10, +20, -20, +50, -50, +100, -100.

9 DAHLTA Obraz diagramu (naniesionych krzywych) przerzutowany jest w pole widzenia lunety tworzy się w płaszczyźnie płytki ogniskowej widoczny tylko w I położeniu lunety.

10 Łaty tachimetryczna 4 m z zerem umieszczonym na wysokości 1,40 m od stopki (oznaczonym wskaźnikami), kreski podziału łaty co 1 cm - w postaci klinów zwężających się ku środkowi łaty. Dahlta 010 z automatycznym kompensatorem: - dokładności pomiaru odległości od 10 cm do 20 cm na 100 m, - przewyższeń od 3 cm do 15 cm - zależne m.in. od wykorzystanej stałej mnożenia. W polu widzenia lunety (w zależności od modelu, typu, okresu produkcji) : krzywa zerowa, - krzywe odległości o stałej mnożenia 100 i 200, - krzywe przewyższeń o stałych mnożenia: +10, -10, +20, -20, +50, -50, +100,

11 DAHLTA 020 DAHLTA 010B

12 TACHIMETR ELEKTRONICZNY (TOTAL STATION) połączenie teodolitu optycznego lub elektronicznego, umożliwiające wyznaczanie kątów poziomych i pionowych oraz dalmierza elektromagnetycznego realizującego na drodze elektronicznej pomiar odległości.

13 Podstawowe funkcjonalne moduły tachimetru: - luneta wraz z optyką, - źródło zasilania bateria, - urządzenie kątomiercze, - dalmierz elektrooptyczny, - mikrokomputer, - klawiatura numeryczna lub alfanumeryczna, - wyświetlacz ciekłokrystaliczny pełniący funkcję monitora, - ewentualnie zewnętrzny rejestrator, - port do transmisji danych - do połączenia instrumentu z komputerem lub karta pamięci.

14 Wcześniejszym i tańszym (lecz mniej wygodnym w użyciu) rozwiązaniem jest tzw. modularny tachimetr elektroniczny składający się z teodolitu i nasadki dalmierczej nakładanej na lunetę - do niektórych można również dołączyć zewnętrzną klawiaturę lub rejestrator.

15 Tachimetr modularny - teodolit optyczny lub elektroniczny plus nasadka dalmiercza.

16 Tachimetr zintegrowany - jednolity system pomiarowy.

17 Koniecznym wyposażeniem tachimetru jest reflektor zwrotny (pryzmat) z tarczą - sygnał celowniczy umieszczony na tyczce lub statywie. Możliwy również jest też pomiar na sygnały z folii odblaskowej lub pomiar bez reflektora.

18 Najbardziej znani (obecnie) producenci tachimetrów elektronicznych: Leica, Nikon, Pentax, Sokkia, Topcon, Trimble.

19 Ważniejsze parametry tachimetrów elektronicznych: 1. błąd pomiaru kąta, 2. błąd standardowy pomiaru odległości, 3. powiększenie lunety, 4. kompensator jedno- lub dwu- osiowy, 5. zasięg pomiaru na1 lustro, 6. pamięć wewnętrzna w MB/GB lub ilości pikiet, 7. żywotność baterii w liczbie pomierzonych pikiet lub godzinach pracy, 8. waga instrumentu, wodo- i pyło- szczelność.

20 Działanie dalmierza elektromagnetycznego opiera się na pośrednim wyznaczeniu czasu podczas, którego sygnał pomiarowy przenoszony jest za pomocą fali elektromagnetycznej przebywa mierzoną odległość 2D - w kierunku tam i z powrotem. Dalmierze fazowe - nadajnik wysyła ciągłą, zmodulowaną sinusoidalnie falę elektromagnetyczną, zaś pomiar czasu odbywa się w sposób pośredni na zasadzie wyznaczenia przesunięcia fazowego, czyli różnicy faz emitowanej z nadajnika i fazy fali powracającej do odbiornika po jej odbiciu przez reflektor zwrotny. Dalmierze impulsowe (laserowe) - nadajnik wysyła impuls w kierunku obiektu, pomiarowi podlega czas od momentu wysłania impulsu do jego powrotu. Na podstawie tego czasu obliczana jest odległość od obiektu.

21 Istnieje możliwość pomiaru odległości w kilku trybach różniących się dokładnością i szybkością pomiaru zwykle są to: 1. dokładny, precyzyjny, 2. standardowy, zwykły, 3. śledzący (ciągły), szybki tracking. Dokładność pomiaru kątów w teodolitach i tachimetrach elektronicznych określana jest poprzez odchylenie standardowe wyrażone w sekundach lub decymiligradach, dokładność pomiaru odległości - dwuczłonowo m s = a + b*d, a - błąd stały wyrażony w mm, b*d - wyrażony w ppm (parts per milion - w tym przypadku w mm/km) proporcjonalny do mierzonej odległości, D w km.

22 Rezultat pomiaru wyświetlany jest w postaci szablonu wyświetlania, tj. w postaci zespołów odczytów obejmujących wartości pomierzone: kąty pionowe i poziome, odległości skośne, lub też obliczone na podstawie wartości zmierzonych: odległości zredukowane, przewyższenia lub współrzędne. Przykładowe szablony wyświetlania zawierają: V HP SD VH HP HD X Y Z Szablon może być zmieniany (w niektórych przypadkach dowolnie konfigurowany).

23 Standardowe programy zainstalowane w mikrokomputerach tachimetrów to: pomiar mimośrodowy (ekscentry), wyznaczanie współrzędnych stanowisk swobodnych, obliczanie czołówek pomiędzy punktami, obliczanie pól wieloboków, określanie wysokości punktów niedostępnych, tyczenie punktów i osi obiektów. Niektóre modele tachimetrów umożliwiają realizację programów napisanych przez użytkownika.

24 Jagielski A., Geodezja 2, Wyd.2 GEODPIS, Kraków Literatura Leśniok H., Wykłady z Geodezji I, tom I, PWN, Warszawa Płatek A., Geodezyjne dalmierze elektromagnetyczne i tachymetry elektroniczne, cz. l i 2, PPWK, Warszawa- Wrocław, Szymoński J., Instrumentoznawstwo geodezyjne, cz. 3, PPWK, Warszawa Tatarczyk J., Wybrane zagadnienia z instrumentoznawstwa geodezyjnego, Wyd. AGH, Kraków Wanic A., Instrumentoznawstwo geodezyjne i elementy technik pomiarowych, Wyd. UWM, Olsztyn Wanic A., Instrumentoznawstwo geodezyjne, przewodnik do ćwiczeń część II, Wyd. ART. Olsztyn, Olsztyn Ząbek J., Adamczewski Z., Kwiatkowski S., Ćwiczenia z geodezji I, część I, PWN, Warszawa (dostęp dn ) (dostęp dn ) (dostęp dn ) (dostęp dn ) (dostęp dn ) (dostęp dn ) (dostęp dn ) (dostęp dn ) (dostęp dn ) (dostęp dn ) (dostęp dn ) (dostęp dn ) (dostęp dn ) (dostęp dn ) (dostęp dn ) (dostęp dn ) (dostęp dn )

25 Podstawowe parametry fali harmonicznej

26 Podstawowe parametry fali harmonicznej - graficzne i opisowe przedstawienie podstawowych parametrów i własności fali harmonicznej. W większości przyrządów geodezyjnych takich jak dalmierze, teodolity elektroniczne, odbiorniki GPS stosuje się jako wzorzec pomiarowy: sinusoidalną falę elektromagnetyczną.

27 Podstawowe parametry i zależności opisujące parametry: T okres, czas jednego pełnego obiegu wektora A, ω prędkość (częstotliwość) kołowa, zwykle podawana w [rad/s], f częstotliwość, zwykle podawana w jednostkach [Hz]; f = 1 / T, A wektor wirujący wokół okręgu podobny wektor tworzy ramka obracająca się w polu magnetycznym między biegunami N i S, co powoduje wytworzenie prądu przemiennego, φ kąt fazowy lub faza.

28 Zależności łączące powyższe parametry: 2 T 2 T 2 f [ f ] rad s rad s [ ] 1 [ rad] [ Hz] T s ti ti 2 f ti ti

29 Prędkość fal elektromagnetycznych w próżni równa się prędkości światła - c -. Prędkość światła jest równa c = ,2 [m/s] Natomiast w innym ośrodku (np. powietrzu) prędkość: c n (dla fali elektromagnetycznej lub prądu elektrycznego), gdzie: n - współczynnik załamania lub gęstości. Współczynnik ten nie jest stały i zależy od temperatury, ciśnienia i prężności pary wodnej. Długość fali obliczamy ze wzorów: T f 2 2 c n T f

30 Wynika z tego, że im mniejsza częstotliwość tym dłuższa fala. Im krótsza fala tym mniejszy jest jej zasięg. Fale dłuższe trafiając na przeszkodę T c n T f mogą się na niej uginać a trafiając na teren mogą się od niego odbijać. Jest to szkodliwe, dlatego w geodezji stosujemy fale mikrofalowe a nie fale radiowe. Im większa częstotliwość tym f 2 2 bardziej fale mogą rozchodzić się prostoliniowo.

31 Zakres fal optycznych wykorzystywany jest w geodezyjnych dalmierzach elektronicznych (elektrooptycznych). Stosujemy je, ponieważ fale te rozchodzą się prostoliniowo (światło rozchodzi się po linii prostej). Gdy natrafią na przeszkodę to zostaną zatrzymane, a nie załamane.

32 Literatura Holejko K., Precyzyjne elektroniczne pomiary odległości i kątów, WNT, Warszawa Płatek A., Geodezyjne dalmierze elektromagnetyczne i tachymetry elektroniczne, część I, Geodezyjne dalmierze elektromagnetyczne do pomiarów terenowych, PPWK, Warszawa Wrocław Płatek A., Elektroniczna technika pomiarowa w geodezji, Wyd. AGH, Kraków Tatarczyk J., Elementy optyki instrumentalnej i fizjologicznej, Wyd. AGH, Kraków Wanic A., Instrumentoznawstwo geodezyjne i elementy technik pomiarowych, Wyd. UWM, Olsztyn (dostęp dn ) (dostęp dn )