Совершенствование технологий ООО «ГеоСкан»

16.06.2014
Рубрика: Новости компании
В ООО «ГеоСкан» накапливается опыт по съемкам фасадов зданий и обмерам внутренних помещений при помощи электронных тахеометров без использования отражателя. При этом возникают вопросы точности подобных измерений и исследуются возможные источники ошибок. Рассмотрим влияние геометрических факторов отражающей поверхности на точность измерения расстояний. Первый случай, как показывает практика исполнительных съемок, является для многих приборов наиболее критичным, поскольку именно такая конфигурация поверхности отражения вносит наибольшие погрешности. Условие наблюдения следующее: измерение расстояния производится на край какой либо поверхности, за которой на определенном удалении находится вторая, вносящая помехи, поверхность. Следует отметить что приведенная ситуация часто возникает при определении планового положения ребер несущих конструкций зданий, оконных проемов фасадов зданий. Наибольшее влияние на измеряемое расстояние в данном случае оказывает соотношение мощности сигнала, приходящегося на каждую из этих поверхностей. Причем для взятых для эксперимента приборов влияние соотношения «сигнал/шум» на результат измерения расстояния оказался существенно различным. При одинаковой отражающей способности поверхностей была выявлена очевидная зависимость погрешности измерения расстояния от мощности отраженного сигнала от искомой поверхности. На лицо прямая зависимость между соотношением мощностей отраженных сигналов от поверхностей, и, погрешностью, возникающей в результате распределения сигнала на разнесенные по расстоянию поверхности. Так, уже при попадании на искомую поверхность 70% излучения, при расстоянии до искажающей поверхности 200 мм, погрешность составит 9,5 мм, что не может считаться приемлемым результатом. При увеличении расстояния между поверхностями до 2500 мм и такой же мощности сигнала, приходящейся на искомую поверхность, погрешность составит 22,8 мм. Данные результаты диктуют свои требования по контролю наведения на предметы при использовании режима измерения расстояний без отражателя. Другим, влияющим на результат измерения фактором, является соотношение отражающих способностей поверхностей. Описанный выше случай справедлив, когда отражающие способности поверхностей равны. В эксперименте рассматривались ситуации, когда коэффициент отражения определяемой поверхности меньше, больше и значительно больше коэффициента отражения искажающей поверхности. Одним из случаев эксперимента было использование в качестве определяемой поверхности светоотражающей пленки. Отмечается зависимость погрешности измерения расстояния от величины отражающей способности поверхности. При величине сигнала, приходящегося на искомую поверхность, равной 70%, погрешность в этом случае составит всего 4 мм, что меньше чем в случае с двумя равными по способности отражения поверхностями. В обратной ситуации, когда отражающая способность искомой поверхности меньше, чем отражающая способность искажающей поверхности, наблюдается предсказуемое увеличение погрешности измерения расстояния при аналогичном соотношении мощности отраженных сигналов. Особо следует остановиться на случае, когда в качестве искомой поверхности использовалась светоотражающая пленка. В данном случае был выявлен весьма важный и интересный эффект, который основан на рассеянии в результате оптических искажений и неоднородности окружающей атмосферы лазерного излучения. Стоит оговориться, что при проведении эксперимента, в качестве исходного параметра при определении соотношения мощности отраженного лазерного излучения использовалась площадь лазерного пятна, приходящаяся на каждую из поверхностей. Таким образом, был отмечен следующий эффект: весьма существенное влияние отраженного рассеянного лазерного излучения от светоотражающей пленки на результат измерений при полном нахождении пятна лазерного луча на другой поверхности. Погрешность измерения расстояния при мощности сигнала, приходящемся на пленку равной, 50% составляет всего 1 мм, что является весьма важным показателем, поскольку марки из светоотражающей пленки часто используются при закреплении пунктов планового обоснования. При полном расположении лазерного пятна вне отражающей пленки, виляние сигнала отраженного от нее на конечный результат будет по-прежнему большим, чем влияние основного отраженного сигнала. Этот факт имеет под собой существенное значение, и доказывает, что использование светоотражающих пленок позволяет не только увеличить дальность измерения расстояний, но и повысить точность и достоверность получаемых результатов. Следующим этапом экспериментальной работы было определение погрешности измерения расстояний от внешних и внутренних углов, образованными взаимно перпендикулярными вертикальными плоскостями. Результат данного эксперимента, в части отражения от внутреннего угла, предсказывался еще до его начала. Как и ожидалось, влияние отражения сигнала от взаимно перпендикулярных плоскостей на результат измерения расстояния будет сказываться в наибольшей мере при измерении точно от ребра пересечения плоскостей, и, будет уменьшаться по мере удаления от этого ребра. При отражении лазерного луча от внутреннего угла образуется так называемая отражающая поверхность, имеющая в плане форму, близкую к параболической. Погрешность при измерении расстояния от внутреннего угла для обоих тахеометров составила 3,0 – 3,5 мм, что играет существенную, но не критическую роль. Следует заметить, что величина этой погрешности отличается постоянством в зависимости от измеряемого расстояния, и при необходимости, может быть введена в виде поправки в результат измерения. При отражении лазерного луча от внешнего угла, образованного взаимно перпендикулярными плоскостями подобного эффекта образования отражающей поверхности не наблюдалось и результаты измерения расстояний обоими приборами оказались весьма близкими к истинным значениям. В этом случае погрешность измерения расстояния не превышала значений 1,0 – 2,0 мм. В целом результаты этого этапа эксперимента отличались значительным постоянством. Измерение расстояния от внешнего угла при падении луча под углом близким к 135º по отношению к каждой из граней не вызовет существенной погрешности. Измерение же расстояния от внутреннего угла под углом падения луча порядка 45º будет таить в себе постоянную погрешность 3 мм, которую при необходимости можно внести в результат измерения расстояния. Завершающим этапом экспериментальной работы стало проведение серии опытов, направленных на определение погрешности измерения больших (до 310 метров) длин линий в зависимости от фактуры (материала) отражающей поверхности и угла падения лазерного луча. Для проведения испытаний была изготовлена специальная экспериментальная установка, совмещенная со стандартным триггером и крепившаяся к штативу. Исследованию подвергалось семь образцов стандартных материалов, распространенных в строительстве: кирпич, бетон, темный керамогранит, светлый пластик, светлая кафельная плитка, дерево, а также светоотражающая пленка. Цикл наблюдений предполагал многократные измерения расстояний на указанные образцы, с двукратным измерением расстояний на отражатель в начале и в конце серии наблюдений. Наблюдения проводились при углах падения луча на поверхность образцов от 0º до 75º. Наблюдения выполнялись в полевых условиях при пасмурной безветренной погоде и температуре воздуха 0.. +1ºС. Следует заметить, что приведенные образцы обладают весьма различной отражающей способностью, и, как следствие, диапазон измерения максимально возможных длин линий разнился от 101 метра для кирпича и бетона до 310 метров для древесины. Также на диапазон измеряемых расстояний существенно влиял угол падения луча. Так, при угле падения в 75º максимальное расстояние не превышало 30 метров. Погрешности измерения расстояний при угле падения луча 0º в зависимости от материала, на который производилось измерение в диапазоне измеряемых расстояний до 100 метров (на практике большинство измеряемых длин линий без отражателя редко превосходят это значение) наблюдается достаточная стабильность получаемых результатов и их хорошая сходимость. Погрешности измерения расстояний, в этом диапазоне расстояний не превышают заявленных для данного типа приборов. Далее наблюдалось скачкообразное возрастание погрешности для некоторых материалов. Так, например, при расстоянии 160 метров, погрешность измерения расстояния на пластину из светлой древесины превосходила заявленную более чем в два раза. Было отмечено, что погрешность определения расстояний на поверхности более ровные и гладкие с фактурной точки зрения были меньше чем на материалы с более неровной поверхностью. Существенным наблюдением можно назвать и тот факт, что погрешность измерения расстояний на светоотражающую пленку, во всем диапазоне длин линий варьировалась от 1 до 3 мм. Т.е. при максимальной длине линии в 310 метров погрешность измерения длины линии на пленку была на порядок меньше чем на обычную поверхность. Влияние угла падения лазерного луча на погрешность измерения расстояний по результатам эксперимента прослеживается весьма четко В данных условиях, единственной поверхностью, измерение на которую, не привело к росту погрешности с ростом расстояния, осталась светоотражающая пленка. Тот факт, что расстояния, измеренные на нее под столь острым углом, отличались большой долей достоверности и точности, в очередной раз подтверждает полезность использования пленки. Итак, подводя итог работы можно прийти к следующим выводам для данных типов приборов: При любых измерениях без отражателя следует избегать отражения части излучения от побочных поверхностей во избежание получения ошибочных результатов. Измерения на углы поверхностей являются вносят небольшую, постоянную по величине погрешность в результат измерений. Измерения на различные поверхности под прямым углом отличаются высокой точностью и достоверностью при длине линий, не превышающих 150 метров. Использование светоотражающей пленки во всем диапазоне расстояний, условий визирования а также углов падения позволяет получить точные и достоверные результаты измерений.


Разработка сайта «RGBsite.ru»