Застосування лазерних приладів

Лазерні нівеліри

При виконанні ряду інженерно-геодезичних робіт найбільш зручним являється використання не традиційних оптичних нівелірів та теодолітів, а лазерних приладів, що задають опорну лінію або поверхню. До таких видів робіт можна віднести детальну розбивку осей, винесення відміток при зведенні споруд, геодезичний контроль по висоті земляних, асфальтових або бетонних площадок і підлог, міжповерхових перекриттів, підвісних стель і вітражів, а також контроль напрямів при прокладанні канав, тунелів, насипів, трубопроводів, колекторів. Ці прилади також використовуються при встановленні у проектне положення несучих конструкцій (свай, колон, стінових панелей). Лазерні геодезичні прилади застосовують як з візуальною, так і фотоелектричною індикацією лазерного пучка. Прилади з візуальною індикацією доцільно використовувати в умовах поганого освітлення, коли при одній установці приладу необхідно виконати великий об'єм роботи у тих випадках, коли використання звичайних геодезичних інструментів затруднене, наприклад, під час роботи над водною поверхнею, у приміщеннях і у вузьких канавах і т. п. Використання цих приладів, підвищується не тільки виробництво, а і якість монтажних і інженерно-геодезичних робіт, знижується кількість обслуговуючого персоналу.

Перевага лазерних приладів – можливість задавати з їх допомогою лінію, що відповідає візирній осі звичайних геодезичних інструментів. Недолік – необхідність у джерелах живлення, а також через високу щільність світлової енергії у лазерному пучку при роботі з ними слід стежити за додатковими заходами безпеки.

Як правило, конструктивно лазер встановлюють у геодезичному приладі так, щоб пучок випромінювання, що виходить з лазера, був направлений з допомогою оптичних елементів паралельно візирній осі зорової труби, що слугує для наведення пучка. Перед вихідним отвором лазера для зменшення кутової розхідності пучка лазерного випромінювання і його фокусування встановлюють оптичну систему.

За методом формування лазерного пучка і конструктивним ознакам лазерні прилади можна розділити на кілька груп:

1. прилади, що задають світлову лінію

2. світлову площину в обмеженому секторі

3. світлову площину у межах окружності на основі сканування

4. універсальні, тобто, ті, що одночасно задають світлову поверхню чи кілька світлових поверхонь або ліній.

Крім того, випускаються спеціалізовані лазерні прилади, призначені для прокладання трубопроводів, аналогів яким серед традиційних приладів немає.

За останні роки випускають в основному лазерні нівеліри і теодоліти, які задають світлову площину і лінію. Більшість з них є самовстановлюючими, тобто, оснащені оптичним компенсатором, який автоматично забезпечує заданий кут нахилу світлової лінії чи площини. Нівеліри, котрі не мають компенсатора, оснащені циліндричним рівнем, деякі з них – оптичними елементами у вигляді циліндричних лінз. Пучок, що проходить через такий об’єктив, трансформується і набуває віялоподібної форми.

Більшість лазерних нівелірів оснащено компенсаторами, що дозволяють автоматично утримувати пучок лазерного випромінювання горизонтального або із заданим нахилом. Установка у горизонтальне положення виконується за допомогою електронних і рідинних рівнів або автоматичної системи самонівелювання.

Для забезпечення стабільності положення в просторі лазерної площини при роботі в конструкції окремих моделей лазерних нівелірів встановлюється система стабілізації положення лазерного пучка, аналог якої раніше використовувався у професійній відеоапаратурі. Таке конструктивне рішення дозволяє автоматично коректувати вібрації, що виникають на будівельному майданчику під час роботи важкої техніки.

Для фіксації лазерної площини (лазерного пучка) можна використовувати як звичайні нівелірні рейки, так і рейки оснащені спеціальним приймачем випромінювання. Простіші типи лазерних нівелірів оснащені тільки циліндричним рівнем, з'єднаним з лазером і коліматорною оптичною системою.

У деяких лазерних нівелірах висота випромінювача може змінюватись шляхом вертикального зміщення пристрою відносно головки штатива. В сучасних лазерних нівелірах переважно використовуються напівпровідникові лазери, пучок випромінювання від яких формують з допомогою оптичної системи що погано розходяться або трансформують циліндричною лінзою у вигляді віяла. Для створення світлової площини або світлового сектора, лазерний пучок розгортають скануючою головкою, виготовленою у вигляді дзеркального гальванометра або обертаючої призми, встановлених на валі електродвигуна.

В деяких лазерних нівелірах пучок лазерна розщеплюють на два пучка, один з яких розгвинчують у вигляді площини, а інший направляють вертикально. Також створені лазерні пристрої, які дозволяють створювати відповідну світлову поверхню.

При фотоелектричній індикації фотоелектричний детектор переміщується по рейці в пошуках мінімального відліку між двома максимумами. Коли положення фотодетектора відповідає положенню площини симетрії, стрілка індикатора знаходиться на нулю. Під час проведення вимірів приймач лазерного випромінювача переміщується вздовж рейки до тих пір, коли з’явиться показник на індикаторі, після чого береться відлік по шкалі рейки. Точність вимірів становить одиниць мм на 100 м, а радіус дій – 150-200 м, тобто, трішки вище, ніж при візуальній індикації, коли радіус дій становить 50 – 100 м, при цьому дуже залежить від освітленості (при сонячному освітленні візуальна індикація погіршується).

Для забезпечення високої точності і збільшення довжини плеч при нівелюванні випускається високий спектр моделей приймачів лазерного випромінювання, які призначені для визначення положення лазерного пучка або площини. Якщо приймач знаходиться вище рівня очей, то для контролю за його положенням можна використовувати виносний екран, на якому відображається відлік по рейці. Крім ручних випускаються приймачі, які закріпляють на робочій частині землерийної машини (грейдера, екскаватора, бульдозера) і використовують для геодезичного контролю виконавчих робіт.

В найпростішому випадку для забезпечення горизонтального (вертикального) положення пучка лазерного випромінювання використовується карданний підвіс, чим досягається автоматична вертикальна установка лазерного променя. У більшості приладів застосовуються рідинні компенсатори.