Устройство электронного тахеометра: из чего состоит прибор и как он работает

Электронный тахеометр — это высокоточный геодезический прибор, объединяющий функции теодолита и светодальномера. Понимание устройства тахеометра необходимо для правильной эксплуатации и грамотного выбора оборудования. Знание особенностей конструкции и устройства тахеометра позволяет максимально эффективно использовать возможности прибора в полевых условиях. В этой статье мы детально разберем устройство современных электронных тахеометров и принципы работы их измерительных систем.

Что такое электронный тахеометр

Электронный тахеометр — это оптико-электронное устройство для комплексных геодезических измерений. В отличие от классических оптических приборов, современные электронные тахеометры автоматически обрабатывают данные и сохраняют результаты измерений.

Основные функции:

Измерение горизонтальных и вертикальных углов
Определение расстояний до объектов
Вычисление координат точек
Определение превышений
Автоматическая обработка и хранение данных

Современные модели от ведущих производителей — Leica, GeoMax и Nikon — оснащены мощными процессорами и программным обеспечением, превращающим их в полноценные полевые вычислительные станции.

Основные компоненты электронного тахеометра

Устройство тахеометра состоит из внешних и внутренних элементов, каждый из которых играет важную роль в процессе измерений. Рассмотрим подробнее конструктивные особенности прибора.

Внешнее устройство

Корпус и трегер. Прочный корпус из авиационного алюминия защищает внутренние компоненты. Класс защиты IP65/IP66 обеспечивает пылевлагозащищенность. Трегер с тремя подъемными винтами служит для горизонтирования прибора.

Зрительная труба — оптическая система с 30-кратным увеличением для точного наведения на объект. Включает объектив со встроенным излучателем дальномера, окуляр с диоптрийной настройкой и фокусировочное кольцо.

Клавиатура и дисплей. Панель управления с алфавитно-цифровыми клавишами и дисплей (монохромный или цветной сенсорный) отображают измеренные данные, координаты, заряд батареи и меню настроек.

Дополнительные элементы:

Оптический визир для грубого наведения
Наводящие винты для точной настройки
Коммуникационная панель (USB, карты памяти)
Лазерный центрир для установки над точкой

Устройство электронного тахеометра_фото-1

Внутреннее устройство

Процессорный блок — микропроцессор обрабатывает сигналы датчиков, выполняет вычисления координат и поправок, управляет программным обеспечением и контролирует все системы прибора.

Система питания. Литий-ионные аккумуляторы обеспечивают 8-10 часов работы. Система управления оптимизирует энергопотребление.

Компенсатор наклона — электронная маятниковая система, определяющая наклон вертикальной оси и автоматически вносящая поправки в измеренные углы. Диапазон работы ±3-6 угловых минут.

Измерительные системы тахеометра

Угломерная система

Угломерная система — важнейший элемент устройства тахеометра, отвечающий за высокоточное измерение углов. Основа системы — стеклянные диски (лимбы) с кодовой маской. Тахеометр имеет горизонтальный круг для измерения горизонтальных углов и вертикальный круг для вертикальных углов. Фотоэлектронные датчики считывают код и процессор вычисляет значение угла.

Классификация по точности:

Высокоточные — 0,5" и 1"
Точные — 2" и 3"
Технические — 5" и более

Например, тахеометры Leica серии TS обеспечивают точность от 1" до 5".

Три основные оси тахеометра:

1. Вертикальная ось вращения

2. Ось вращения зрительной трубы

3. Визирная ось

Дальномерный блок

Светодальномер — ключевой элемент устройства тахеометра, определяющий его возможности по измерению расстояний. Принцип работы основан на измерении времени прохождения светового луча от прибора до объекта и обратно. Лазерный излучатель посылает модулированный сигнал, который отражается от призмы или поверхности и регистрируется приемником.

Методы измерения:

Фазовый метод (используется в тахеометрах GeoMax) — измеряется разность фаз между излученным и принятым сигналом. Этот метод обеспечивает высокую точность 1-3 мм + 1-2 ppm при времени измерения 0,5-1,5 сек. Фазовый метод оптимален для большинства геодезических задач благодаря балансу скорости и точности.

Импульсный метод — измеряется время прохождения коротких лазерных импульсов. Дальность до 10 км с призмой, работает в сложных атмосферных условиях. Импульсные дальномеры обладают большей мощностью, что позволяет работать при тумане и дожде.

Режимы работы дальномера:

С отражателем: измерения до 5-7 км с одной призмой, точность 1-3 мм, время 0,5-3 сек. Этот режим обеспечивает максимальную точность и используется в большинстве профессиональных работ.

Безотражательный: 500-1500 м без призмы, точность 2-5 мм. Дальность зависит от характера поверхности — светлые и гладкие поверхности увеличивают дальность работы, темные и шероховатые уменьшают. Безотражательный режим незаменим при работе на недоступных объектах.

Как работает электронный тахеометр

Процесс измерения

1.Установка. Тахеометр устанавливается на штатив над опорной точкой. Лазерный центрир помогает точно позиционировать прибор над центром точки. Правильная установка — залог точности всех последующих измерений.

2.Горизонтирование.Подъемными винтами трегера прибор выравнивается по электронному уровню, отображаемому на дисплее. Компенсатор допускает небольшую погрешность горизонтирования в пределах своего рабочего диапазона.

3.Ориентирование. Для координатных измерений прибор ориентируется на опорное направление. Это позволяет работать в единой системе координат на протяжении всей съемки.

4.Наведение.Оптическим визиром выполняется грубое наведение на цель, затем наводящими винтами производится точное наведение. Центр сетки нитей совмещается с центром призмы.

5.Измерение.При нажатии кнопки одновременно определяются горизонтальный угол, вертикальный угол и наклонное расстояние. Процесс занимает доли секунды.

6.Обработка. Процессор автоматически вводит поправки за наклон оси, учитывает атмосферные условия, вычисляет горизонтальное проложение, превышение и пространственные координаты точки. Результаты мгновенно отображаются на дисплее и сохраняются в памяти прибора.

Программное обеспечение

Встроенное ПО обеспечивает выполнение различных задач:

Топографическая съемка
Вынос в натуру
Обратная засечка
Работа с цифровыми моделями
Контроль геометрии

Обмен данными осуществляется через USB, Bluetooth, Wi-Fi или SD-карту.

Типы электронных тахеометров

Устройство тахеометра различается в зависимости от его типа и назначения. Рассмотрим основные категории приборов:

Технические — угловая точность 5-7", монохромный дисплей, базовое ПО. Для строительных работ.

Инженерные — точность 2-3", мощный дальномер до 7 км с призмой, расширенное ПО, цветной дисплей. Примеры: Leica TS, GeoMax Zoom.

Роботизированные — с автонаведением на призму, сервомоторами и радиомодемом. Работа одним оператором без помощника.

Со сканированием — совмещают функции тахеометра и 3D-сканера. Высокоскоростной дальномер (до 1000 точек/сек), встроенные камеры.

Устройство электронного тахеометра_фото-2

Современные технологии в устройстве тахеометров

Современное устройство тахеометра включает передовые технологические решения, значительно расширяющие возможности приборов.

Беспроводная связь: Bluetooth, Wi-Fi, радиомодемы для удаленного управления и передачи данных.

Цветные сенсорные дисплеи: 5-7 дюймов с интуитивным интерфейсом, отображением планов и моделей.

Встроенные камеры: обзорные и коаксиальные для документирования измерений.

Защита: класс IP65/IP66, рабочие температуры от -20°C до +50°C, ударопрочность. Тахеометры Nikon и других брендов надежны в любых условиях.

Обслуживание тахеометра

Поверка и юстировка. Поверка обязательна раз в год. Юстировка устраняет инструментальные погрешности: компенсатора, коллимационной ошибки, места нуля.

Уход за оптикой: удаление пыли мягкой кистью, протирка безворсовыми салфетками, запрет касаться стекол руками.

Хранение: в заводском кейсе, в сухом помещении, извлекать аккумулятор при длительном хранении.

Транспортировка: всегда в кейсе, защита от ударов и температурных перепадов.

Заключение

Устройство электронного тахеометра представляет собой сложную интеграцию механических, оптических и электронных компонентов. Понимание конструкции и устройства тахеометра помогает не только правильно эксплуатировать прибор, но и выбирать оптимальную модель под конкретные задачи. От технических моделей для строительства до роботизированных станций со сканированием — каждый тип имеет свои особенности устройства, которые определяют его возможности и сферу применения.

Компания А3 Инжиниринг предлагает широкий выбор электронных тахеометров ведущих производителей: Leica, GeoMax, Nikon. Наши специалисты помогут подобрать прибор с нужными характеристиками и обеспечат полное сервисное сопровождение.

Специалисты А3 Инжиниринг помогут выбрать оптимальную модель. Мы предлагаем: