כיצד פועלים מדי לייזר

סקרי בנייה וסקרי הנדסה נלווים אינם שלמים בלעדיהם עבודות הנדסיות-גיאודזיות. זה המקום שבו מכשירי מדידת לייזר מתגלים כשימושיים במיוחד, ומאפשרים לך לפתור בצורה יעילה יותר את הבעיות הרלוונטיות. תהליכים המבוצעים באופן מסורתי באמצעות רמות קלאסיות, תאודוליטים, מכשירי מדידה ליניאריים יכולים כעת להראות דיוק גבוה יותר ובדרך כלל ניתן לבצע אוטומטים.

שיטות מדידה גיאודטית התפתחו באופן משמעותי עם הופעתה של מכשירי מדידה בלייזר. קרן לייזר זה ממש גלוי, בניגוד לציר היעד של המכשיר, מה שמקל על תכנון במהלך הבנייה, מדידה וניטור התוצאות. הקרן מכוונת בצורה מסוימת ומשמשת כקו ייחוס, או נוצר מישור, שביחס אליו ניתן לבצע מדידות נוספות באמצעות מחוונים פוטו-אלקטריים מיוחדים או על ידי חיווי ויזואלי של הקרן.

מכשירי מדידת לייזר נוצרים ומשופרים בכל העולם.מפלס לייזר בייצור המוני, תאודוליטים, חיבורים עבורם, אינסטלציה, מדדי טווח אופטיים, טכאומטרים, מערכות בקרה למנגנוני בנייה וכו'.

כך, לייזרים קומפקטיים ממוקמים במערכת חסינת זעזועים ורטיבות של מכשיר המדידה תוך הפגנת מהימנות גבוהה של פעולה ויציבות כיוון הקרן.לרוב, הלייזר במכשיר כזה מותקן במקביל לציר הכוונה שלו, אך במקרים מסוימים הלייזר מותקן במכשיר, ולכן כיוון הציר נקבע באמצעות אלמנטים אופטיים נוספים. צינור הראייה משמש לכיוון הקרן.

כדי להפחית את סטיית קרן הלייזר, א מערכת טלסקופית, מה שמקטין את זווית ההתרחקות של האלומה ביחס להגדלתה.

המערכת הטלסקופית גם עוזרת ליצור קרן לייזר ממוקדת במרחק של מאות מטרים מהמכשיר. אם ההגדלה של המערכת הטלסקופית היא, נניח, פי שלושים, אזי תתקבל קרן לייזר בקוטר של 5 ס"מ במרחק של 500 מ'.

אם נעשה אינדיקציה חזותית של הקרן, ואז מסך עם רשת של ריבועים או עיגולים קונצנטריים ומוט הרמה משמשים לקריאה. במקרה זה, דיוק הקריאה תלוי הן בקוטר של נקודת האור והן במשרעת תנודת האלומה עקב אינדקס השבירה המשתנה של האוויר.

ניתן להגביר את דיוק הקריאה על ידי הצבת לוחות אזור במערכת הטלסקופית - לוחות שקופות עם טבעות קונצנטריות מתחלפות (שקופות ואטומות) המחוברות אליהן. תופעת הדיפרקציה מפצלת את האלומה לטבעות בהירות וכהות. כעת ניתן לקבוע את המיקום של ציר הקורה בדיוק גבוה.

כשמשתמש חיווי פוטואלקטרי, השתמש בסוגים שונים של מערכות פוטו. הדבר הפשוט ביותר הוא להזיז תא פוטו לאורך מסילה מותקנת אנכית או אופקית על פני כתם האור ובו זמנית להקליט את אות הפלט. השגיאה בשיטת חיווי זו מגיעה ל-2 מ"מ ל-100 מ'.

מתקדמים יותר הם גלאי הפוטו הכפול, למשל, של פוטודיודות מפוצלות, העוקבות אוטומטית אחר מרכז אלומת האור ורושמות את מיקומה ברגע בו התאורה של שני חלקי המקלט זהה. כאן השגיאה ב-100 מ' מגיעה רק 0.5 מ"מ.

ארבעה תאים פוטו מקבעים את מיקום האלומה לאורך שני צירים, ואז השגיאה המקסימלית ב-100 מ' היא רק 0.1 מ"מ. גלאי הפוטו המודרניים ביותר יכולים גם להציג מידע בצורה דיגיטלית לנוחות בעיבוד הנתונים שהתקבלו.

רוב מדדי טווח הלייזר המיוצרים על ידי התעשייה המודרנית הם דופקים. המרחק נקבע על סמך הזמן שלוקח לדופק הלייזר להגיע למטרה ובחזרה. ומכיוון שמהירות הגל האלקטרומגנטי במדיום המדידה ידועה, אז פי שניים המרחק למטרה שווה למכפלת המהירות הזו והזמן הנמדד.

מקורות קרינת הלייזר במכשירים כאלה למדידת מרחקים מעל קילומטר הם רבי עוצמה לייזרים במצב מוצק... לייזרים מוליכים למחצה מותקנים במכשירים למדידת מרחקים ממספר מטרים עד מספר קילומטרים. הטווח של מכשירים כאלה מגיע ל-30 קילומטרים עם שגיאה בתוך שברירי מטר.

מדידת טווח מדויקת יותר מושגת על ידי שימוש בשיטת מדידת הפאזה, הלוקחת בחשבון גם את הפרש הפאזה בין אות הייחוס לזה שעבר את המרחק הנמדד, תוך התחשבות בתדירות האפנון של הספק. אלה הם מה שנקרא מדדי טווח לייזר פאזהפועל בתדרים בסדר גודל של 750 מגה-הרץ שבו לייזר גליום ארסניד.

רמות לייזר ברמת דיוק גבוהה משמשות, למשל, בתכנון מסלולים. הם יוצרים מישור אור על ידי סיבוב קרן הלייזר. המישור ממוקד אופקית בגלל שני מישורים מאונכים זה לזה. האלמנט הרגיש נע לאורך המטה, והקריאה מתבצעת במחצית מסכום הגבולות של האזור בו המכשיר הקולט יוצר אות קול. טווח העבודה של רמות כאלה מגיע ל-1000 מ' עם שגיאה של עד 5 מ"מ.

בתיאודוליטים בלייזר, ציר קרן הלייזר יוצר את ציר התצפית הנראה לעין. ניתן לכוון אותו ישירות לאורך הציר האופטי של טלסקופ המכשיר או במקביל אליו. חלק מהתוספות לייזר מאפשרות לך להשתמש בטלסקופ התיאודוליט עצמו כיחידת קולימציה (כדי ליצור קרניים מקבילות - ציר ראיה של לייזר וצינור) ולספור כנגד מכשיר הקריאה של התיאודוליט עצמו.

אחת החרירים הראשונים שיוצרו עבור התאודוליט OT-02 הייתה פיית LNOT-02 עם לייזר גז הליום-ניאון עם הספק יציאה של 2 mW וזווית סטייה של כ-12 דקות קשת.

הלייזר עם המערכת האופטית היה מקובע במקביל לטלסקופ התיאודוליט כך שהמרחק בין ציר האלומה לציר מכוון התיאודוליט היה 10 ס"מ.

מרכז קו הרשת של תיאודוליט מיושר עם מרכז אלומת האור במרחק הנדרש.על מטרת מערכת הקולימציה הייתה עדשה גלילית שהרחיבה את האלומה וגזרה עם זווית פתיחה של עד 40 דקות קשת לעבודה בו זמנית בנקודות הממוקמות בגבהים שונים בתוך הסידור הזמין של המכשיר.

ראה גם: כיצד פועלים ופועלים מדי חום בלייזר