Разработка лазерных приборов нового поколения на базе современных достижений электроники способствовала коренным изменениям в методике маркшейдерско-геодезических работ. Прогресс в развитии лазерных приборов способствует повышению производительности труда и облегчению многих измерительных операций, поэтому лазерные приборы находят все более широкое применение в маркшейдерском деле и геодезии. Рассмотрим вопросы использования наиболее простых приборов - ручных электронных дальномеров и лазерных нивелиров.
Первый ручной лазерный дальномер с полупроводниковым лазерным диодом (ПЛД) под названием Disto был изготовлен швейцарской фирмой Leica и предназначался для измерения небольших дистанций при диффузном отражении лучей лазера от объекта. Имея относительно небольшие габариты (255х88х46 мм) и массу порядка 0,5 кг этот прибор измерял расстояния до 30 м с точностью 3 мм [2].
На базе ручного дальномера Disto фирмой Leica разработаны модели нескольких типов приборов, различающиеся дальностью действия и точностью измерений, появились также ручные дальномеры фирм Sokkia (Япония), Jenoptik (Германия), Stabila (Германия) и Bosch (Германия), имеющие близкие параметры.
Нами были выполнены исследования точности измерения дистанции ручным дальномером Leica Disto basic с заводским номером Art N663300 S N1232786. При экспериментах корпус дальномера фиксировался на головке геодезического штатива и снималось 10 парных отсчетов по индикатору на каждый наблюдаемый объект, наблюдения проводились на открытом воздухе, летом, в дневное время суток, при пасмурной и солнечной погоде. Визирование осуществлялось на объекты, выполненные из бетона, красного кирпича, доломита и пластика. Дистанция L до наблюдаемого объекта колебалась от 15 до 25 м, при этом эксперименты проводились с изменением угла встречи луча с объектом от 60ْ до 90ْ.
Оценка точности измерений выполнялась по известной формуле:
, (1)
где m - средняя квадратическая погрешность (СКП) отдельного измерения;
- разность парных отсчетов по индикатору дальномера в цикле; d - число пар в каждом цикле наблюдений (d = 10).
По результатам выполненных экспериментов установлено, что СКП измерения расстояний исследуемым дальномером, вычисленная по формуле (1), не превышала 2 мм для большинства объектов; зависимости точности измерений от величины угла встречи лазерного луча с объектом и влияния внешней засветки не установлено. Полученная величина СКП измерения расстояний хорошо коррелируется с декларируемой точностью прибора, характеризующейся предельной ошибкой 5 мм. Отмечено снижение точности измерения расстояний при наведении на пластик (m = 28 мм), что следует отнести к возможному изменению полярности отраженного лазерного луча для случая, близкого к зеркальному отражению, поскольку прибор рассчитан на диффузное отражение от объекта.
Таким образом, как показали результаты выполненных экспериментов, ручные лазерные дальномеры Disto обеспечивают достаточно высокую точность измерений и могут успешно применяться в производственных условиях. Целесообразно продолжить исследование точности таких приборов при маркшейдерских измерениях в подземных горных выработках.
Лазерные нивелиры различных конструкций также находят широкое применение при выполнении маркшейдерских работ. Согласно результатам исследований отечественного лазерного нивелира Лимка-горизонт, лазерный луч которого приводится в горизонтальное положение цилиндрическим уровнем с ценой деления 30″, использование неколлимированного луча ПЛД вполне обеспечивает точность технического нивелирования [3]. Выполненные исследования подтвердили целесообразность использования таких приборов при производстве маркшейдерско-геодезических работ, требующих горизонтирования луча с СКП порядка 6,1″. Однако необходимость приведения лазерного луча к горизонту с помощью точного цилиндрического уровня ограничивает область применения нивелиров типа Лимка-горизонт.
Более удобными являются лазерные нивелиры на базе ПЛД с компенсаторами углов наклона, в качестве которых удобнее использовать ЖК клинового типа со сферическими ампулами, обеспечивающие высокую надежность приборов. Принципиальная схема такого нивелира представлена в работе [3].
Таким образом, проведенные исследования будут способствовать широкому внедрению лазерных приборов в практику маркшейдерско-геодезических измерений.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Гусев Н.А. Маркшейдерско-геодезические инструменты и приборы. М.: Недра, 1968.- 318 с.
- Надолинец Л. Д. Ручные лазерные дальномеры //Геодезист. - 2001. - № 1. С. 22 - 23.
- Терещенко Т. Ю. Разработка методики маркшейдерских работ при подземном строительстве с использованием лазерных приборов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук - М.: Московский государственный горный университет, 2004. - 22 с.