О НАС НОВОСТИ ОТРАСЛИ ПРОДУКТЫ СТАТЬИ КОНТАКТЫ ФОРУМ КУПИТЬ

Геодезия Картография Строительство Геопространство Гидрография Инфраструктура OEM

Trimble DR
О Нас > Статьи > Trimble DR

Trimble DR: технология безотражательных измерений

В настоящий момент в безотражательных тахеометрах используются дальномеры двух типов: импульсные (основанные на принципе непосредственного измерения времени прохождения сигнала до цели и обратно) и фазовые (работающие по методу определения разности фаз сигналов). Каждый метод измерений предназначен для решения конкретных задач и используется в различных приложениях. В зависимости от стоящих перед ним задач, геодезист может выбрать тахеометр с дальномером соответствующего типа. Электронные тахеометры Trimble серии S, в зависимости от типа используемого дальномера подразделяются на модели DR Plus (с импульсным дальномером) и DR HP с (с фазовым дальномером).

ИМПУЛЬСНЫЙ ДАЛЬНОМЕР

Для вычисления расстояний в импульсном методе определяется точное время прохождения импульса до цели и обратно (TOF).

Рис. 1. Оптическая схема импульсного дальномера

Импульсный лазер генерирует множество коротких импульсов в инфракрасной области спектра, которые направляются через зрительную трубу к цели. Эти импульсы отражаются от цели и возвращаются к инструменту, где при помощи электроники определяется точное время прохождения каждого импульса. Скорость прохождения света сквозь среду может быть точно определена. Поэтому, зная время прохождения, можно вычислить расстояние между целью и инструментом.

Измерения с помощью определения времени прохождения сигнала (TOF) обычно имеют не только самую большую дальность, они также соотвествуют самым высоким стандартам безопасности, поскольку интервалы между импульсами препятствуют накоплению вредной для глаз энергии.

Каждый импульс - это однократное измерение расстояния, но поскольку каждую секунду могуть быть посланы тысячи таких импульсов, то с помощью усреднения результатов достаточно быстро достигается высокая точность измерений. На рисунке 2 показано распределение измерений с помощью импульсного дальномера Trimble DR Plus.

Рис. 2. Осреднение импульсов.

В ходе измерения делается около 20 000 лазерных импульсов в секунду. Затем они усредняются для получения более точного значения расстояния.

Обычные импульсные дальномеры имеют несколько худшую точность, чем фазовые. Однако в дальномере Trimble DR Plus используется патентованная методика обработки сигнала, позволяющая достичь высокой точности при измерении больших расстояний как с использованием, так и без использования призм. Некоторые тахеометры с импульсным дальномером перед каждым измерением должны быть сфокусированы на цель - для Trimble DR Plus этого не требуется.

ФАЗОВЫЙ ДАЛЬНОМЕР

DR HP (High Precision) - это лазерный дальномер, основанный на методе сравнения фаз сигнала. Дальномер передает коаксиальный оптический пучок с модулированной интенсивностью, который отражается от призмы или другой отражающей поверхности. После этого опеределяется разность фаз между переданным и принятым отраженным сигналом, по которой вычисляется расстояние.

Рис. 3. Оптическая схема фазового дальномера.

В режиме измерений по призмам дальномер DR HP работает как быстрый и точный дальномер с большим радиусом действия (до 3500 м по одной призме). В безотражательном режиме DR дальномер DR HP передает красный коллимированный лазерный пучок до цели и вычисляет сдвиг фазы между переданным и принятым сигналами.

Метод измерения разности фаз работает по принципу наложения на несущую частоту модулированного сигнала. Прибор измеряет постоянное смещение фазы, несмотря на неизбежные изменения в излучаемом и принимаемом сигналах. В результате сравнения фаз основного и принятого отраженного сигнала определяется только величина сдвига фазы, а целое число циклов остается неизвестным и не позволяет сразу вычислить расстояние. Эта неоднозначность разрешается путем многократных измерений модуляций волны, в результате чего определяется уникальное число циклов. Как только целое число определено, то рассстояние до цели может быть вычислено очень точно.

СРАВНЕНИЕ ДВУХ ТЕХНОЛОГИЙ

В основном, в методе TOF световой импульс используется для непосредственного измерения расстояний, в то время как в методе измерения разности фаз используется модулированный световой сигнал.

Мощность импульсов в дальномерах TOF обычно в несколько раз выше, чем мощность излучения фазовых дальномеров. Следовательно, при импульсном методе возможно измерять большие расстояния (с призмами или без), чем при фазовом методе. Для многих практических задач это отличие несущественно, зато возможность измерений больших расстояний очень востребована многими пользователями.

Также импульсный и фазовый методы отличаются своей чувствительностью к прерыванию сигнала во время измерений, например, при пересечении луча транспортным потоком при работе рядом с дорогой. Так как импульсный метод объединяет непосредственное измерение времени прохождения импульса с технологией обработки сигналов Trimble, то он оказывается менее чувствительным к прерыванию сигнала, чем фазовый метод. При измерении фазовым методом прерывание сигнала приводит к необходимости повторного определения неоднозначности, но, в конечном счете, также выявляется и исключается из измерений.

ХАРАКТЕРИСТИКИ БЕЗОТРАЖАТЕЛЬНЫХ ДАЛЬНОМЕРОВ

Сравнить характеристики дальности различных дальномерных технологий можно непосредственными измерениями до одной и той же цели, например, до стандартного призменного отражателя. При измерениях в режиме Long Range по одной призме дальность измерений импульсного DR Plus и фазового DR HP дальномеров практически одинакова: 5 500 м и 5 000 м соответственно. Однако при измерениях без отражателя фазовый дальномер существенно уступает импульсному по дальности действия. На рисунке 4 показаны дальности безотражательных измерений различными типами дальномеров на различные типы поверхностей.

Рис. 4. Безотражательные измерения дальномерами Trimble DR Plus и DR HP до различных типов поверхностей.

Рисунок демонстрирует, что при безотражательных измерениях дальность действия импульсного дальномера DR Plus на порядок превосходит дальность фазового дальномера DR HP.

Более высокий уровень энергии импульсного метода позволяет также выполнять измерения до влажных поверхностей на больших расстояниях. Полевые испытания показали, что импульсный дальномер позволяет измерять расстояния до мокрых поверхностей в два или более раз, чем фазовый дальномер, особенно при измерениях под углом.

Импульсный метод также увеличивает вероятность удачных измерений до неотражающих и наклонных поверхностей, например, до мокрого асфальта. Кроме того, скорость измерений импульсным методом позволяект работать в густом транспортном потоке. Импульсный метод также лучше измеряет расстояний до узких объектов, таких как кабели и воздушные провода.

СКАНИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Характерные для импульсных дальномеров свойства, как большая дальность безотражательных измерений, низкая чувствительность к препятствиям, возникающим на пути лазерного луча и высокая толерантность к различным типам отражающих поверхностей, делают дальномер Trimble DR Plus удобным инструментом для сканирования поверхностей, возможностью которого оснащены сервоприводные тахеометры Trimble серии S.

Для поверхностей сложной формы, таких как фасады зданий, объекты инфраструктуры, горные забои, отвалы породы, автоматические 3D сканирование является самым удобным способом их съемки. Пользователь задает окно и шаг сканирования, после чего инструмент сам автоматически производит съемку данного участка со скоростью до 15 измерений в секунду, и выдавая результат в виде облака из тысяч или десятков тысяч точек. Дальнейшие операции: визуализация отсканированной поверхности, вычисление объемов, построение профилей и разрезов и другие могут быть выполнены с помощью офисного п/о Trimble Business Center.

Рис. 5. Визуализация отсканированной поверхности.

Trimble DR Plus

TRIMBLE UAPOS ООО "ECOM" ООО "КМС" , © Copyright