Масове використання лазерної геодезичної техніки в Росії стало практикуватися лише кілька років тому, хоча багато іноземних і деякі вітчизняні будівельні компанії, що працюють на російському будівельному ринку, застосовують ці прилади на протязі декількох десятків років. Одним з родоначальників лазерного геодезичного приладобудування стала компанія Spectra-Physics (США), що займалася розробкою і випуском лазерів різного призначення з 1961 р Для виконання геодезичних лазерів було організовано окремий підрозділ під названіемSpectra_PhysicsLaserplane, Inc. яке пізніше увійшло в группуSpectraPrecision. З 1970-х рр. багато компаній, що спеціалізуються на виробництві геодезичної техніки, починають вести розробки з застосуванням лазерних технологій.
Підґрунтям для створення лазерів послужило винахід в 1954 р Н.Г. Басовим і А.М. Прохоровим квантового генератора, що працює в радіочастотному діапазоні (СВЧ) на переході молекули аміаку з довжиною хвилі 1,25 см. За рахунок високої стабільності частоти і низького рівня власних шумів квантові генератори НВЧ діапазону знайшли широке застосування в радіонавігації, радіодальнометріі, радіоастрономії і службі часу. У 1960 році був створений перший квантовий генератор когерентних коливань оптичного діапазону електромагнітних хвиль, який власне і був названий - «лазер».
LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation - посилення світла за рахунок індукованого випромінювання) - це генератор або підсилювач когерентного випромінювання електромагнітних хвиль в оптичному діапазоні.
Активне застосування лазерів в геодезичному приладобудуванні обумовлено унікальними властивостями лазерного випромінювання, що дозволяє звести його кут розходження до мінімального і провести фокусування променя в дивно маленька пляма з великою інтенсивністю світла.
Застосування лазерного обладнання обмежується тільки тим, що при яскравому сонячному освітленні лазерний промінь видно на відстані до 15 м. Для поліпшення видимості лазерного променя використовують спеціальні окуляри. Крім того, для фіксування променя на значній відстані застосовують різні приймачі лазерного випромінювання, які дозволяють збільшити радіус дії приладу до 150 м (в залежності від типу приладу). В основі цих приймачів лежать фотоелектричні датчики, що вловлюють імпульсна потрапляння лазерного променя на фотоелектричні пластину. Деякі приймачі лазерного випромінювання суміщені з пультом дистанційного керування лазерним нівеліром.
Серед існуючого в даний час різноманіття лазерної геодезичної техніки визначилися наступні групи інструментів: лазерні будівники площин і напрямків (лазери), лазерні далекоміри і лазерні скануючі системи. У цій статті зупинимося на першій групі інструментів, яка знайшла застосування і набуває величезну популярність у будівельників різних профілів, включаючи дизайнерів.
За принципами роботи лазери можна об'єднати в дві підгрупи - будування площин і будівники напрямків. У свою чергу підгрупа будування площин може бути розділена на два типи нівелірів - ротаційні і статичні прилади. А підгрупа построителей напрямків в залежності від того, в який корпус вмонтований лазерний світлодіодний блок і в яких завданнях використовується кожен прилад, - на лазерні прилади вертикального проектування. трубні лазери і лазерні покажчики напрямків.
Будівники площин
Ротаційні будування площин з видимим лазерним променем роблять можливим побудова горизонтальних, вертикальних і похилих площин в залежності від типу приладу. Одне з головних достоїнств цих приладів - видима площину з діапазоном до 3600 навколо інструменту. Лазерна площину створює вихідний горизонт, який може використовуватися одночасно всіма працюючими в даному приміщенні, наприклад при заливці стяжки підлог, монтажі вікон і дверей, укладання плитки, монтажі підвісних стель і т. Д. Це забезпечує необхідну точність, значно підвищує продуктивність і зручність робіт. Можливість побудови вертикальної і похилій площин багато в чому розширює сферу застосування приладів і дозволяє виконувати вертикальну розмітку, монтаж вертикальних конструкцій, використовувати вертикальну площину в якості лінії схилу, визначати положення похилих конструкцій, таких як сходи, дахи і т. Д. Багато ротаційні будування площин мають перпендикулярний до робочої площини лазерний промінь. Ця можливість часто замінює традиційний нитяною або оптичний схил, дозволяє визначати вертикалі, спрощує монтаж конструкцій.
Застосування приймачів лазерних покажчиків робить можливим активне використання ротаційних лазерних нівелірів при проведенні земляних робіт, зовнішніх робіт по контролю будівництва нульового циклу, влаштуванню фундаментів і ін.
Як приклад ротаційних будування площин з видимим лазерним променем можна навести такі прилади: AS112, AS114 (Експериментальний оптікомеханіческій завод - рис. 1);
Мал. 1 AS114 (ЕОМЗ)
EL40 і MP40 (Sokkia, Японія - рис. 2); L1422 (Trimble Navigation, США); Benjamin (NEDO, Німеччина).
Мал. 2 MP40 (Sokkia)
Ротаційні будування площин з невидимим лазерним променем дозволяють будувати горизонтальну площину. Такі прилади використовуються тільки з приймачем лазерного випромінювання. Переважно подібні прилади мають радіус дії до 300-400 м (в залежності від типу приладу) і високу точність вимірювань. Область застосування ротаційних нівелірів з невидимим променем обмежується роботами, при яких можливе застосування фотоелектричного датчика. Ці прилади краще для використання на відкритих великих будівництвах в якості станції, яка встановлює загальний робочий горизонт на всій будівельному майданчику, від якого ведеться розбивка, монтаж і контроль робіт, що проводяться. Ротаційні нівеліри з невидимим лазерним променем, як і прилади з видимим променем, знайшли широке використання в лазерних системах автоматизованого управління машинами. Необхідною умовою використання лазерних систем машинного контролю є наявність на техніці спеціальних фото-електричних датчиків, створених для роботи з такими системами.
Прикладом ротаційних будування площин з невидимим лазерним променем можуть служити лазери LP30 і LP31 (Sokkia).
Високоточний компенсатор з повітряним демпфуванням забезпечує стабільність лазерного променя в місцях з підвищеною вібрацією.
Статичні будування площин з нерухомим лазерним променем, розгорнутим в площину циліндричної лінзою забезпечені компенсаторами з магнітним або повітряним демпфуванням, що дозволяє автоматично встановлювати горизонтальну і вертикальну площині. Діапазон роботи компенсатора деяких приладів може досягати ± 50. При проектуванні на перешкоду статичні будування площин утворюють видимий хрест від перетину горизонтальної та вертикальної ліній. Деякі типи приладів одночасно з горизонтальною площиною будують дві взаємно перпендикулярні вертикальні площині. Видиму довжину лінії таких приладів визначає кут розгортки лазерного променя. Залежно від типу приладу кут розгортки змінюється від 600 до 1300. При великому куті розгортки, як у приладу FL50 (Tamoline Oy, Фінляндія - рис. 3), вертикальні площині перетинаються в точці зеніту, утворюючи хрест, центр якого знаходиться над точкою стояння приладу . Всі прилади цієї групи можна встановлювати на штатив або підлогу і підвішувати на стіни.
Мал. 3 FL50 (Tamoline Oy)
Область застосування включає практично всі види робіт, що виконуються ротаційним будівником площин з видимим діапазоном лазерного променя при роботі в приміщенні. Разом з тим можливість одночасного побудови декількох площин підвищує зручність роботи і область застосування цих приладів. Побудова «картинки» пересічних ліній робить зручним використання цих приладів при проведенні плиткових робіт, розбивці робочих горизонтів і монтажних осей вертикальних конструкцій. Такі прилади, як TamoLiner III (рис. 4) і FL40 (Tamoline Oy), володіючи невеликою вагою і маленькими габаритами, користуються заслуженою популярністю у дизайнерів приміщень, монтажників сантехнічного та іншого обладнання. Вони широко застосовуються при установці комунікацій зв'язку, електропроводки і навіть меблів. Використання приладів обмежена кутом розгортки лазерного променя і потужністю лазера. Для поліпшення видимості лазерних променів в несприятливих умовах і при сонячному світлі багато приладів забезпечені спеціальними окулярами.
Мал. 4 TamoLiner III (Tamoline Oy)
Статичні будування площин з невидимим променем є досить рідкісним типом приладів. Основним новатором виробництва таких приладів стала фірма Spectra Precision (Швеція), яка запустила в масове виробництво такі прилади, як Laserplane130, а пізніше L1000 і L1004. В основу конструкції цих приладів, на відміну від інших лазерних нівелірів, лягло використання імпульсних лазерів, що працюють в невидимому діапазоні. В таких приладах лазерний промінь за допомогою дзеркальної конусної призми розсіюється на 3600 в горизонтальній площині. В даний час імпульсні лазери, в основному, виробляються для використання на будівельних майданчиках з великою площею робіт і вимагають застосування приймачів лазерного випромінювання.
Будівники напрямків
Лазерні прилади вертикального проектування - пристрої, що забезпечують точне і незмінне напрямок вертикального лазерного променя в зеніт і надир. Вони застосовуються для передачі планового положення характерних точок розбивочних і основних осей на новий будівельний горизонт, для перевірки вертикальності при будівництві високих будівель і споруд, використовуються в якості лінії схилу. Так як прилади вертикального проектування застосовуються на будівельних майданчиках постійно, і передача відміток ведеться на значні відстані при яскравому світлі, промінь приладу повинен бути чітко видно. Тому діаметр лазерного променя деяких приладів цієї групи досягає 5 мм. У цьому випадку реєстрація центру лазерної осі ведеться за спеціальною палетке. Також, завдяки когерентності лазерного випромінювання, визначення центру променя може вестися по видимій дифракційної картині.
На російському ринку найбільш поширений лазерний прилад вертикального проектування LV1 (Sokkia - рис. 5), а також прилад «Лімка-Зеніт» ( «Лазерні прилади», Новосибірськ).
Мал. 5 LV1 (Sokkia)
Трубні лазери є приладами, що дозволяють задати напрямок, щодо якого буде проводитися укладання трубопроводу. У більшості випадків лазерний промінь грає роль осі трубопроводу. Поєднання лазерної осі і осі труби при монтажі відбувається за допомогою спеціальних марок, які центруються в трубі і дозволяють більш чітко визначити положення лазерного променя. Особливістю таких приладів є можливість завдання ухилу опорної лазерної лінії в поздовжньому напрямку до 150, а також можливість дистанційного керування за допомогою пульта. Такі прилади створюються в міцних водонепроникних корпусах для використання в колодязях і траншеях на сирому грунті і робіт в інших складних умовах. Прикладом такого приладу може служити лазер PL100 (Sokkia - рис. 6).
Мал. 6 PL100 (Sokkia)
Мал. 7 LaserWinkeltronic (NEDO)
Застосування лазерних будування площин і напрямків значно оптимізує процес роботи, мінімізує витрати сил і часу на виробництво, дозволяє здійснити додатковий і наочний контроль за виконуваними роботами.
Ознайомитися з багатьма з вищеназваних приладів більш детально, отримати вичерпні консультації для прийняття рішення про придбання лазерних нівелірів можна в компанії «Стройлазер».
Мал. 8 «Лімка-Горизонт КЛ» ( «Лазерні прилади»)
The article briefly describes the laser features, which became the reasons of laser application in surveying. The author systematizes the laser levels. The article outlines the possibilities of these instruments and the spheres of their application. The characteristics of several instruments are shown.
- Технологія картографування лінійних об'єктів