Геодезические приборы в которых реализован процесс автоматизации на примере электронного тахеометра

        Московский Государственный Университет Геодезии и Картографии

                                                     (МИИГАиК)

                                                    РЕФЕРАТ

                                              По дисциплине:

            "АВТОМАТИЗАЦИЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ"

                                                       На тему:

« Геодезические приборы в которых реализован процесс автоматизации на            примере электронного тахеометра» 
 
 

                                                                             Выполнил: ст-ка ФДФО V – 2 гр

      Мошарова С. А.

                                                                             Проверил: доц., Лашков Н. П. 
 
 
 
 
 

                                             Москва. 2011 г.

      1. Введение 

     На замыкающей стадии развития оптико-электронных геодезических приборов стоит универсальный инструмент - Электронный тахеометр, неслучайно занимающий прочное место в ряду приборов геодезического оборудования. Тахеометр производит любые угломерные измерения одновременно с измерением расстояний и по полученным данным проводит инженерные вычисления, сохраняя всю полученную информацию. С помощью электронного тахеометра в полевых условиях можно получить информацию об измеряемых горизонтальных и вертикальных углах и расстояниях, автоматически выполнить необходимые вычисления по плановому и высотному положению ситуации. При наличии компьютера процесс может быть автоматизирован, включая получение готовой карты местности за считанные минуты. Возможность занесения в запоминающее устройство допустимых погрешностей измерений(например, циклической погрешности дальномера, коллимационной погрешности, отклонения места нуля, отклонение оси вращения от отвесной линии за счет введения двухкоординатных электронных уровней и др.) позволяет повысить точность и производительность измерений.   Встроенное программное обеспечение позволяет выполнить следующие геодезические задачи: обратную засечку, уравнивание теодолитного хода, вычисление площадей, разбивку кривых и т.д.

     На Российском рынке тахеометры представляют сегодня такие известные фирмы, как Leica-Geosystems(Швейцария), Sokkia, Topcon, Nikon и Pentax(Япония), Trimble Navigation(США), Opton(Германия), АГА(Швеция), а также ФГУП "УОМЗ"(Россия, г.Екатеринбург) и др.

     Современный тахеометр должен полностью удовлетворять  всем требованиям пользователя. Это  важно и потому, что пользователь не должен переплачивать за невостребованные функции и возможности инструмента, стоимость которых может быть достаточно высока. С другой стороны, желательно иметь возможности обновления и модернизации системы — добавление новых функций, программ и даже изменение технических характеристик. 

     2. Назначение прибора

     Электронным тахеометром называется устройство, объединяющее в себе теодолит и светодальномер. Одним из основных узлов современных электронных тахеометров является микроЭВМ, с помощью которой можно автоматизировать процесс измерений и решать различные геодезические задачи по заложенным в них программам. Увеличение числа программ расширяет диапазон работы тахеометра и область его применения, а так же повышает точность работ. Наличие регистрирующих устройств в тахеометрах позволяет создать автоматизированный геодезический комплекс: тахеометр – регистратор информации – преобразователь – ЭВМ – графопостроитель, обеспечивающий получение на выходе конечной продукции – топографического плана в автоматическом режиме. При этом сводятся к минимуму ошибки наблюдателя, оператора, вычислителя и картографа, возникающие на каждом этапе работ при составлении плана традиционным способом. 

     3. Конструктивные особенности в новых приборах, новые возможности приборов

     При производстве большинства геодезических  работ, как правило, требуется выполнять  как угловые, так и линейные измерения, для чего обычно использовались оптические тахеометры. Еще в конце ХЕХ  века венгерский геодезист Тихи ввел в обиход слово "тахеометр", которое в переводе с греческого языка означает "быстроизмеряющий".

     Позднее для этих целей стали использовать светодальномеры и теодолиты. Когда были созданы компактные светодальномеры, то конструкция их предусматривала возможность установки на теодолит. И в настоящее время конструкции светодальномеров, выпускаемых Уральским оптико-механическим заводом, предусматривают возможность их установки на теодолит. Позднее начали выпускаться приборы в общем корпусе для оптического теодолита и светодальномера. Мощным толчком в геодезическом приборостроении стал выпуск электронного тахеометра AGA-136 (Швеция), в котором оптическая система отсчета углов была заменена на электронную, т. е. в едином корпусе размещался прибор, который совмещал функции светодальномера и цифрового теодолита. В дальнейшем в электронный тахеометр был введен полевой компьютер, открыв тем самым начало выпуска компьютезированных электронных тахеометров. Использование электронных тахеометров позволило полностью отказаться от ведения полевого журнала.

     В современные приборы начали встраивать мощные полевые компьютеры для обработки  результатов измерений и решения  непосредственно в поле типовых  геодезических задач, расширились  потенциальные возможности приборов за счет значительного улучшения  технических характеристик.

     Каждый  электронный тахеометр имеет  зрительную трубу, блок измерения расстояний (светодальномер), блок измерения углов (цифровой теодолит) и спецвычислитель, в который встроены программы для решения непосредственно в поле типовых геодезических задач.

     Встроенное  программное обеспечение большинства  электронных тахеометров позволяет  решать целый ряд геодезических задач. Например, электронные тахеометры фирмы Sokkia (Япония), которые отличаются высокой надежностью и точностью,

     имеют программное обеспечение, позволяющее  решать следующие задачи:

• определять горизонтальное проложение и превышение;
• решать прямую и обратную геодезические задачи;
• вычислять превышения и расстояния между неприступными точками, определять высоту объектов, на которые невозможно установить отражатель, например, линии электропередачи, высотные здания, стены и т.д.;
• выполнять расчет площади и периметра снимаемого участка;
• помещать в отдельный список для последующего быстрого поиска выносимые в натуру точки;
• осуществлять вынос в натуру точек по углу и расстоянию, по координатам, по створу между двумя точками на задаваемую вертикальную или наклонную плоскость.

     Помимо  встроенного программного обеспечения, есть специализированные программы, которые  поставляются отдельно (например программы, используемые при изысканиях и строительстве дорог "Road", программы для геометрических построений "ССЮО" и т.д.).

     Электронных тахеометров серии 10 SET (Sokkia). Электронные тахеометры этой серии удобны в работе и имеют большой набор встроенных программ. При необходимости быстрого ввода названий точек и координат можно использовать беспроводную клавиатуру SF 14, имеющую 37 клавиш 152 (стандартная клавиатура имеет 15 клавиш). Объем внутренней памяти -10 ООО точек. Для работы при низких температурах может быть использована модель, работающая при температуре —30 °С.

     Средняя квадратическая погрешность измерения угла для высокоточных приборов составляет 1". Выпускаются также электронные тахеометры, обеспечивающие точность угловых измерений 2 ", 3 ",5 " либо 6 " (в зависимости отмодели прибора), а точность линейных измерений ~2—3-10~* D (D — длина трассы в мм). Большинство электронных тахеометров фирмы Sokkia имеет встроенные безотражательные светодальномеры.

     Особый  ряд приборов представляют собой  электронные тахеометры с сервоприводом  и автоматическим наведением на визирную цель. К таким электронным тахеометрам  относятся электронные тахеометры фирмы Sokkia серии 110М SET 411 DM/311 DM. При наведении на визирную цель оператору достаточно видеть в поле зрения зрительной трубы отражатель (трипельпризму). Точное наведение на цель производится автоматически при измерении расстояния. Использование электронных тахеометров с сервоприводом позволяет выносить точки с гораздо большей скоростью, чем при использовании приборов с визуальным наведением, на цель. Для задания створа такие приборы снабжены створоуказателями, задающими створ двумя световыми пучками — красным и зеленым. Если точка находится справа от визирной оси, виден красный цвет, а если слева — зеленый.

     В нашей стране серийно выпускается  электронный тахеометр ЗТа5С. Он оснащен двух- осевым компенсатором наклона инструмента с диапазоном работы ±5автоматическим аттенюатором, четырехстрочным жидкокристаллическим экраном с подсветкой и 12-клавишной клавиатурой, при помощи которой производится управление всеми режимами измерений, вычислений, записи и передачи данных. Результаты измерений могут сохраняться на PCMCIA карте памяти и передаваться в компьютер. Программный комплект CREDO может автоматически производить соединение с тахеометром и получать данные без предварительного сохранения файла на диске компьютера. Электронным тахеометром можно производить измерения полярных и прямоугольных координат, высотных отметок, площадей Как уже отмечалось, в последние годы появились электронные тахеометры, работающие без отражателей с дальностью действия более 1 км и наиболее сложные, с автоматическим поиском цели. Как правило, все электронные тахеометры с сервоприводом сейчас могут включать в себя опции безотражательного дальномера. При безотражательном режиме работы с прибором работает один человек. Применение таких приборов особенно эффективно на закрытых территориях. При этом очень быстро производятся измерения до различных вертикально стоящих объектов, например, зданий, деревьев, столбов и т. д., так как не требуется переставлять отражатель. В том случае, когда тахеометр с безотражательным дальномером оснащен еще и системой самонаведения на призму и радиомодемом (конфигурация Robotic), необходимость в реечнике отпадает совсем, так как нет необходимости вручную поворачивать инструмент, потому что прибор отслеживает положение отражателя

     При создании роботизированных тахеометров  использованы новейшие достижения науки  и техники.

     Тахеометер ® S6 [99, 174] снабжен сервосистемой вращения осей, при создании которой впервые в мировой практике компенсацию ошибок за наклон вертикальной и горизонтальной осей вращения, коллимационной погрешности. Кроме того, с целью уменьшения ошибок отсчета и наведения прибор выполняет усреднение результатов.

     Эти приборы широко применяются для  автоматизации управления строительными  машинами и механизмами Необходимо отметить, что использование безотражательных электронных тахеометров не только увеличивает производительность работ, но при этом повышается и безопасность их выполнения. Последнее особенно важно, когда выполняются работы вблизи мест оживленного движения транспорта. Безотражательные электронные тахеометры позволяют геодезистам измерять объекты, оставаясь вне опасных зон. С помощью этих приборов легко измерять недоступные обычному дальномеру точки, производить съемку на опасных для установки отражателя объектах, например, дорогах, мостах и т. д., так как нет необходимости перекрывать движение транспорта и при этом соблюдается полная безопасность работ. Способность выполнять безотражательные измерения на большие расстояния особенно важна при съемке фасадов здания с высокой точностью. Эти приборы могут применяться для задания и развития съемочного обоснования, выноса проекта в натуру, управления и слежения за строительной техникой, а также для съемочных работ и др.

     С 2005 г. фирма Торсоп (Япония) начала выпускать новые приборы - фототахеометры GPT-7000i, которые позволяют получать на экране тахеометра изображение, создаваемое зрительной трубой

     Например, при выносе в натуру, глядя в  видоискатель, оператор четко выводит  своего помощника с призмой на выносимые точки. Кроме того, встроенная дополнительная цифровая камера позволяет  получать мелкомасштабные снимки местности. Объектив этой камеры размещен над  объективом зрительной трубы. Тахеометры GPT-7000i созданы на базе уже известной в России серии безотражательных тахеометров GPT- 7000 с добавлением технологии цифровых изображений. GPT-7000i имеет встроенную операционную систему Windows СЕ и увеличенный объем памяти для хранения изображений.

     Прибор  позволяет сделать фотоснимок измеряемого объекта и сохранить его в памяти вместе с результатами измерений. Благодаря этому вместо создания традиционных схематичных планов для отображения результатов снимаемого объекта вместе с измеренными точками и линиями. Оператор может проконтролировать точки (линии), которые были или не были измерены, что позволяет избежать ошибок при выполнении полевых работ. Снимок местности, полученный с помощью фототахеометра, упрощает процедуру выноса точек в натуру, так как все выносимые точки отображаются на экране. Для серии GPT-7000i существуют 2 вида программного обеспечения. Основная программа — TopSURV ON Board, которая предназначена для решения общих задач съемки и используется для управления тахеометром. Она представляет полный набор процедур для выполнения съемки, выноса в натуру и решения тривиальных геодезических задач. Эта программа устанавливается на заводе изготовителе.