Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Нижче розглядається спосіб і лазерна вимірювальна система для побудови коорди­натної сітки [ЗО] за допомогою серійних виробів, що мають попередньо відомі точностні параметри, які забезпечують високу точність визначення положення точок сітки в плані і по висоті.

Кільцевий лазер 1 (рис. 4.48) встановлюють на систему горизонтування, що змонто­вана рамками карданового підвісу 2 і з допомогою системи азимутального розкручуван­ня 3 обертається в площині горизонту з кутовою швидкістю т.

Геометричний центр кільцевого лазера поєднується з віссю обертання світлороз — дільного блоку. В якості такого блоку використовується модулятор повного внутрішнього відбиття 4 , виконаний із двох призм АР — 90° 41 і 42, гіпотенузні грані яких обернені од­на до одної.

Інформація з кільцевого лазера знімається за допомогою фотоприймального вузла 5 . Світловий провід 6 забезпечує зв’язок виходу одного із зустрічних променів кільцевого лазера з вихідною гранню модулятора повного внутрішнього відбиття. На виході модуля­тора утворюється вертикальний 7 і горизонтальний 8 промені. Точки на місцевості і від­повідні фотоприймальні устрої позначені цифрами 91 …,9п. Положення точок в площині горизонту і відносно площини горизонту по вертикалі позначені відповідно буквами <р, і h1 (/ = 1,2,…, п). Датчики системи горизонтування кільцевого лазера 10 і 11 розташовані по взаємно ортогональних осях, при цьому система управління датчиками на рисунку не показана. Інформація з кільцевого лазера і фотоприймальних пристроїв обробляється блоком 12.

Положення точок координатної сітки визначається таким чином. Площина генерації зустрічних променів кільцевого лазера приводиться в площину горизонту за допомогою карданового підвісу і датчиків горизонту. Кільцевий лазер генерує зустрічні промені. Один з зустрічних променів, наприклад правообертовий, направляється на вхідну грань модуля­тора повного внутрішнього відбиття. При наявності зазору між призмами модулятора біль­ше довжини хвилі випромінювання кільцевого лазера а, промінь, що попадає на гіпоте — нузну грань призми 42, внаслідок явища повного внутрішнього відбиття, виходить верти­кально вверх і задає лінію місцевої вертикалі. При управлінні модулятором, наприклад, при зменшенні зазору між гіпотенузними гранями до величини меншої довжини хвилі ви­промінювання кільцевого лазера, порушується явище повного внутрішнього відбиття. На виході модулятора будуть спостерігатися як вертикальний, так і горизонтальний світлові пучки променів, при цьому можна досягати поділення випромінювання першого і другого пучків в необхідному відношенні, тобто буде змінюватись інтенсивність світлових проме­нів. При подальшому зменшенні зазору і досягненні його величини порядку 0,1а, із моду­лятора буде виходити тільки горизонтальний промінь. Системою азимутального розкручу­вання обертається кільцевий лазер спільно з світлороздільним блоком з заданою кутовою швидкістю, інформація про значення якої через фотоприймальні пристрої 5 поступає в блок обробки інформації 12 у вигляді послідовності імпульсів, що мають визначену ціну в кутовій величині. При розкручуванні кільцевого лазера в межах кута 360° горизонтальний промінь послідовно сканує приймальні пристрої в точках 9. По сигналах від цих пристроїв
визначають значення відстані центра плями променя лазера від горизонтальної поверхні в відповідних точках. В моменти перехрещення центра променя приймальних пристроїв в відповідних точках 9, в блок обробки інформації 12 поступають імпульси, що утворюють тимчасові ворота інтегрування імпульсів кільцевого лазера. Блок 12 визначає суму ім­пульсів кільцевого лазера на вказаних інтервалах, тобто визначає кути щ між точками в площині горизонту.

Вимірювання кутів проводиться по схемі лазерного гоніометра [60], де фотоелек­тричний автоколіматор замінений референтним лазерним променем і фотоелектричними реєструючими приймачами. При обертанні горизонтального променя будуть зареєстрова­ні моменти часу, наприклад, і tj, коли промінь лазера фіксується на фотоелектричних

приймачах 9, і 92. Число імпульсів N на виході кільцевого лазера визначається за фор­мулою:

11

N, = J LJVdt, . (4.22)

і,

де feux(t) — вихідний частотно-модульований сигнал кільцевого лазера.

За один повний оберт лічильники системи обробки інформації зафіксують число ім­пульсів рівне:

и

Повний оберт задається розгортанням променя лазера на кут 360°, що реєструєть­ся і-тим фотоелектричним приймачем шляхом формування інформативних імпульсів на його виході при кожному попаданні світлової плями пучка лазера на чутливу площадку і — того фотоприймального пристрою. Ціну імпульсу кільцевого лазера визначають за формулою:

и 2л

К = ТГ-■ (4.24)

Ця величина називається масштабним коефіцієнтом кільцевого лазера. В числовому виразі він дорівнює 0,5 ±0,8 кут. сек/імп ■ в залежності від конструктивних параметрів кільцевого лазера. З урахуванням попередніх виразів значення кута між елементами об’єкту визначається як

(4.25)

Застосування статистичних методів обробки інформації дозволяє визначити кути q>, при необмеженій кількості точок об’єкту з точністю до десятих часток кутової секунди. Перевищення точок визначаються за формулою:

Ah = hi-h0, (4.26)

де: /?, — відстань від точки до енергетичного центру плями променя лазера на чут­

ливій площадці фотоелектричного реєстратора; h0 — відстань від вихідного репера в точці розташування системи до світлової площини.

На підтвердження високої точності цього способу приведемо такі докази. Точність вимірювання кутів кільцевим лазером при його обертанні навкруги осі перпендикулярної площині контуру генерації складає десяті долі кутових секунд [28]. Це дозволяє вести ви­мірювання кутів (Pj З ТОЧНІСТЮ 0,1-і-0,2 кутової секунди.

Наведення на фотоприймальні пристрої виконується по енергетичному центру про­меня 8. Діаметр променя кільцевого лазера складає величину 14- 2 мм [15]. При одномо­довому випромінюванні, потужністю приблизно 1 мВт, в залежності від конструктивних особливостей кільцевого лазера, розбіжність випромінювання на виході складає величи­ну, що не перевищує декілька десятків кутових секунд. Наприклад, при розбіжності в ЗО" і відстані від кільцевого лазера до 100 м, діаметр плями складає 15 мм. Такий розмір плями при використанні ПЗЗ-лінійки або чотирьох площадних фотоприймачів дозволяє впевнено зареєструвати середину плями з точністю декількох мікрон. При цьому система горизонтування, наприклад, на основі електролітичних датчиків дозволяє підтримувати го­ризонтальне положення контуру генерації кільцевого лазера з точністю до 5".

Випромінювання лазера передається на модулятор за допомогою волоконно-оптич­них джгутів, наприклад КСОК, ОБ-60-1, що серійно випускаються промисловістю. Волокон­но-оптичні джгути в межах своєї апертури 60°) не змінюють параметри випромінюван­ня по поперечному розподілу світлового потоку. Другими словами, випромінювання на ви­ході волоконного джгута відповідає випромінювання на його вході [70].

Вертикальний і горизонтальний промені з’являються завдяки поділу випромінювання модулятором повного внутрішнього відбиття. Модулятор випускається серійно, він має можливість управляти інтенсивністю променів 7 і 8, а кут між цими променями складає 90° ±1 + 2". Відхилення променя 8 відносно основи модулятора в процесі експлуатації не допускається [140].

Таким чином, можна стверджувати, що серійні вузли системи, за допомогою яких ви­конуються вимірювання, забезпечують:

— вертикалізацію променя з точністю до одиниць кутових секунд;

— вимірювання кутів в горизонтальній площині з точністю до десятих частин кутової секунди;

— наведення на фотоприймальні пристрої на відстані до 100 м з точністю до десятих частин міліметра як в горизонтальній, так і в вертикальній площинах.

Отже, точність розпланувальних робіт розглянутим способом і системою на відстані до 100 м в горизонтальній площині складає десяті частки кутової секунди, а вимірювання перевищень знаходиться в межах 1 мм. Система дозволяє також здійснювати плануван­ня місцевості на великій площі довільною кількістю механізмів. Для цього фотоелектричні реєстраційні приймачі необхідно закріпити на ножі бульдозера, а пристрій індикації розта­шувати в кабіні механізму.

Комментарии запрещены.