Все о геодезических трегерах Leica Geosystems

Добрый день, уважаемые посетители сайта НГК!

В этой статье представлен обзор различных факторов и характеристик, относящихся к геодезическим трегерам. Представленная информация является исчерпывающей для геодезиста и поможет достичь максимальной точности геодезических измерений. Во-вторых, описаны влияния, которым подвергаются трегеры. Четыре основных функции, возложенных на трегеры:

1. Установка инструмента на штатив, пункт принудительного центрирования и т.д.;
2. Надежное закрепление инструмента с помощью защелок;
3. Возможность выравнивания инструмента;
4. Обеспечение стабильного положения в течение времени.

Далее описанные выше функции рассмотрены более детально.

Введение
Одной из основных характеристик трегера, которая зачастую неверно трактуется, является гистерезис. Дискретные измерения подтверждают различные степени качества. Далее объясняются такие аспекты как механические принципы работы трегеров, стандартные процедуры тестирования и т.д. Для Leica Geosystems приверженность стандартам качества является основополагающим принципом, и клиенты, использующие оригинальные аксессуары Leica, должны быть оснащены всей необходимой информацией и спецификациями относительно продуктов Leica. Геодезические трегеры – это важные аксессуары, применяемые для решения различных задач в геодезии. Зачастую геодезисты по умолчанию воспринимают трегеры, как надежные аксессуары, не принимая во внимание возможное влияние трегера на конечные результаты измерений. Тем не менее, получение определенного уровня точности и надежности требует учета всех возможных факторов, оказывающих влияние на результаты измерений. Зачастую акцент делается на точности тахеометра или других инструментов.

Однако, слишком часто роли аксессуаров уделяется недостаточное внимание, что приводит к недостижению необходимой точности результатов. Некоторые задачи требуют точности измерений в сантиметровом диапазоне. Но для других задач необходима намного более высокая точность. Для решения таких задач необходим углубленный анализ влияния и исключение потенциальных источников ошибок. В этом документе суммируются ключевые особенности трегеров, которые могут повлиять на качество измерений (в основном на угловые измерения). Точность центрирования и ориентация трегера совместно с ориентацией инструмента в течение времени – это два фактора, которые могут оказать критический эффект на точность полученных результатов. Игнорирование этих двух факторов обычно приводит к снижению качества измерений. При производстве всех трегеров Leica Geosystems эти важные параметры всегда учитываются. Благодаря сложным методам производства и строгому контролю качества, Leica Geosystems гарантирует, что трегеры Leica Geosytstems имеют высочайшее непревзойденное качество. Ко всему документу применена следующая структура:

▪ Компоненты
▪ Особенности производства
▪ Критерии качества
▪ Рекомендации пользователя

Компоненты и основные характеристики геодезических трегеров

В целом геодезический трегер состоит из базовой и верхней пластин, соединенных тремя подъемными винтами.

Рисунок 1. Сечение трегера Leica GDF321

С помощью подъемных винтов верхняя пластина может быть установлена относительно нижней. Максимальный угол между верхней и нижней пластинами, который может быть достигнут с помощью подъемных винтов, составляет 10°.

Основным требованием для установки вашего геодезического инструмента или аксессуара является достижение горизонтальной плоскости, проецируемой через опорные штифты на верхней пластине трегера (см. красные стрелки на рисунке 2). В идеальном случае – это параллельность опорной плоскости круглого уровня. Или как минимум – находиться в границах допуска круглого уровня трегера (например, трегер Leica GDF321 имеет цену деления уровня 8’, см. рисунок 4). Красные линии на рисунке 1 показывают верхнюю и нижнюю плоскости, с одной стороны, обеспечивающие инструменту опорную плоскость, с другой стороны, обеспечивающие связь с опорной областью головки штатива или пунктом принудительного центрирования. Его плоскостность является важной и необходимой геометрической особенностью для обеспечения перпендикулярности оси вращения прибора относительно горизонта.

Рисунок 2. Опорные штифты трегера Leica GDF321

Оптический центрир

Оптика в трегерах Leica Geosystems соответствует строгим стандартам Leica, чтобы обеспечить идеальное, прямое, четкое изображение и гарантированное отсутствие искажений.

Рисунок 3. Оптический центрир в трегере GDF322

Настройка оптического центрира гарантирует равномерное, плавное движение и отсутствие люфта. Другие характеристики:

Увеличение: 2x
Поле зрения: 6° +-1°
Диапазон настройки: ±5 диоптрий
Точность центрирования: ±0.5mm на 1.5m
Фокусное расстояние: 0.35m до беск.
Центрирование изобр.: 2 конц. круга
Настройка изобр.: настраиваемое

Конструкция обеспечивает полную эксплуатационную эргономику для пользователя, чтобы обеспечить удобную и быструю фокусировку при центрировании над пунктом. Однако, для решения некоторых задач трегер с оптическим отвесом не требуется. Но проложение тахеометрического хода по трехштативной системе с высокой точностью практически невозможно выполнить без использования оптических центриров. Портфолио Leica Geosystems предлагает широкий выбор аксессуаров для решения различных задач.

Круглый уровень

Круглые уровни трегеров Leica Geosystems имеют маркировку 8’/2mm (это означает, что при наклоне плоскости трегера на 8’ пузырек сдвинется на 2 мм). Круглый уровень может быть отъюстирован с помощью юстировочных винтов, тем самым обеспечивая достаточную уверенность в полученных результатах измерений. В качестве примера юстировка, например, цилиндрического уровня (например, адаптер Leica’s GZR2) или круглого уровня тахеометра может быть проведена следующим образом:
(1) Убедитесь, что Ваш инструмент откалиброван
(2) используйте электронный уровень для горизонтирования инструмента – поверните инструмент на 180° и убедитесь, что электронный уровень остался на прежнем месте.
(3) отъюстируйте круглый уровень трегера с помощью шпильки (поставляется совместно с трегером или тахеометром).

Рисунок 4. Круглый уровень трегера Leica GDF321

Опорные поверхности

Механическая конструкция и обработка (особенно закаливание) опорных поверхностей также является фундаментальной характеристикой для противоскользящего соединения с головкой штатива. (см. рисунок 2 и рисунок 5).

Рисунок 5. Нижняя сторона основания трегера Leica GDF321 - показана одна из трех опорных поверхностей.

Ретро модели трегеров

На рисунке 6 показана модель трегера Leica (Wild) GDF6 (более не доступен), использовавшийся в качестве стандартного трегера для различных инструментов (например, Wild T16). Вырез (1) на рисунке 6 использовался для постоянной фиксации инструмента в одном и том же положении в трегере (старые инструменты были совместимы), чтобы избежать ошибок центрирования для решения специальных задач. Отверстие (2) было выполнено как световой канал для снятия отсчетов по горизонтальному кругу. Сегодняшние модели трегеров не имеют таких отверстий, поскольку это уже устаревшая технология. На сегодняшний день приборов, которые нуждаются в таких отверстиях, уже не выпускается. Тем не менее, вырез (1) может быть по-прежнему необходим для различных инструментов. Вскоре после вывода на рынок появились низкокачественные копии различных производителей с такими же отверстиями, но производители не знали их предназначения. Трегеры Leica Geosystems остаются совместимыми с различными геодезическими инструментами для обеспечения максимально эффективного применения.

Рисунок 6. Вид трегера WILD GDF6

Режимы работы

Несмотря на то, что трегер представляет собой простое связующее устройство между прибором и его поддерживающим устройством, механика должна быть разработана таким образом, чтобы гарантировать бесперебойную работу на протяжении всего жизненного цикла. Обеспечить безопасность вашего инструмента в трегерах - это одна из четырех его основных задач. Поэтому зажимной рычаг (G) поворачивается (закрывается / открывается), чтобы прижать зажимной фланец блокировочного узла (E) к держателям инструмента (A).

Рисунок 7. Вид снизу верхней пластины трегера

A. Держатели инструмента
B. Верхняя пластина трегера
C. Замок – держатель пружины
D. Крепление замка
E. Зажимной фланец
F. Ориентирная пружина
G. Зажимной кронштейн трегера
H. Блокировочная пружина

Перед тем, как зажимной механизм сможет работать, инструмент нужно поместить в трегер. Звучит просто, но положение зажимов инструмента произвольно (рис. 8). Если зажим отпущен, то пружина ориентации ослаблена.

Рисунок 8. Зажимы инструмента в разрезе

При затягивании зажима, шпилька в отверстии Прижимается к его краю с помощью ориентирной пружины. Кроме того, уплотнительное кольцо замка слегка эксцентрично из-за неконцентрического положения зажимного рычага.

Рисунок 9. Вид верхней пластины трегера с обзором отверстий для держателей инструмента и указанием направления вращения для зажима

Основываясь на специальной конструкции зажимных фланцев E (см. рис. 10Б) вместе с наклонным разрезом зажимных механизмов, происходит нарастание давления при закрытии зажима. Впоследствии блокировочный узел (фиксирующая звездочка) прижимает шпильки инструмента к верхней пластине трегера. Теперь прибор надежно установлен.

Рисунок 10 А+ Б. Детальный вид (снизу) верхней плиты трегера, показывающий установленный инструмент (А); Детальный вид зажимного фланца (Б)

Особенно зажимной фланец E (см. рис. 10Б) является очень чувствительной частью, чтобы гарантировать идеальную функцию зажима. У трегеров Leica Geosystems дизайн, производственный процесс и контроль качества кольца для сборки замков соответствуют традиционным высоким стандартам, чтобы гарантировать бесперебойную работу и длительный срок службы.

Критерий качества

Некоторые особенности трегеров определяются стандартом ISO для установления общих стандартов для разных производителей. Кроме того, гарантируется взаимозаменяемость между инструментами. Помимо механических элементов конструкции, одна из основных характеристик – жесткость на кручение определяется следующим стандартом ISO Standard 12858-3.

Торсионная жесткость (Гистерезис). “Трегер должен быть способен поглощать без длительной деформации кручение, которое возникает при использовании инструмента.” [ISO12858-3]. Данное утверждение относится ко второй основной функции: надежному закреплению инструмента на протяжении всего процесса измерений! Важно полагаться на первоначальную ориентацию трегера для достижения точных горизонтальных (и вертикальных) угловых измерений, чтобы впоследствии гарантировать общую ориентацию прибора.

Рисунок 11. Иллюстрация гистерезиса

В обоих случаях, при использовании моторизованного или механического инструмента, определенные крутящие моменты воздействуют на трегер, а затем на штатив (или любую другую опору), а затем на землю.

Рисунок 12. Влияние крутящих моментов на трегер и штатив

На рисунке 12 показано синхронное измерение жесткости на кручение трегера (красная линия). Должно также указываться демпфирование (частичное поглощение приложенного крутящего момента); По сравнению с черной линией (измерение на головке штатива) красная линия постоянно показывает более высокие амплитуды - это явное доказательство характеристик поглощения штативов. Серия измерений, показанная на рисунке 2, была выполнена с помощью Leica TCA2003 (7,5 кг), выполнявшего автоматизированную последовательность измерений на 2 призмы при двух кругах в течение примерно 4 минут. Во время измерений при двух кругах возникают крутящие моменты (вплоть до 20cc=7”). Это приемлемо, если деформация упругая и начальная ориентация удерживается на определенном уровне (сравнивая средний уровень деформации в пределах измерений 0-20 и 200-220). Соответствующий гистерезис меньше 1 cc=0.3”.

Соответствующий стандарт ISO не определяет каких-либо ограничений относительно жесткости на кручение, полученных при измерении гистерезиса, упоминается следующее: “Пользователь несет ответственность за то, чтобы трегер имел достаточную жесткость на кручение, чтобы быть совместимым с точностью инструмента” [ISO12858-3] Ориентация инструмента в трегерах Leica Geosystems во время и после использования должна быть в определенных пределах.

Leica Geosystems предлагает 3 основные серии трегеров:

▪ Professional 1000: < 15cc (5”)
▪ Professional 3000: < 10cc (3”)
▪ Professional 5000: < 3cc (1”)

Эти значения находятся под постоянным контролем в департаменте управления качеством Leica Geosystems. Таким образом обеспечивается полное соответствие заявленным параметрам. Пользователи могут полностью доверять продуктам Leica Geosystems при решении различных задач.

Срок службы трегера

Каждая установка прибора должна проходить процесс горизонтирования для гарантии корректной работы инструмента. Оставшийся наклон после установки штатива обычно компенсируется с помощью подъемных винтов трегера. Трегеры Leica Geosystems тестируются с помощью 3000 оборотов на каждый винт по всей его длине.
3000 оборотов каждого винта обеспечивает следующее:

▪ Плавное движение без лишнего трения;
▪ Отсутсвие люфта;
▪ Отсутствие скрипа.

На рисунке 13 показано тестирование жизненного цикла трегеров Leica Geosystems.

Рисунок 13. Тестирование жизненного цикла трегера

Рекомендации
Почти каждая антенна GNSS, лазерный сканер или лазерный отвес устанавливаются и закрепляются в трегерах (некоторые примеры показаны на рисунке 14); через систему принудительного центрирования становится возможным установка конкретного устройства над заданной точкой. Таким образом, трегеры являются неотъемлемой частью процесса геодезическиой съемки, и тщательный отбор имеет решающее значение для достижения требуемой точности.

Рисунок 14. Применение трегеров

Решение таких задач как проложение тахеометрического хода, невозможно без систем принудительного центрирования, обеспечиваемых трегерами. В рамках всего портфеля инструментов Leica Geosystems гарантируется, что все модели трегеров разработаны для конкретных приборов и устройств. Механический дизайн, экологические стандарты и точности в совокупности обеспечивают максимальную надежность при использовании оборудования Leica.

Цель этой статьи - предоставить геодезистам базовые знания о том, какое влияние на качество измерений оказывают различные компоненты измерительной системы, в частности - трегеры. И для пользователей, которые стремятся к наиболее точным измерениям, а поэтому хотят купить геодезический трегер высокого качества, в этой статье содержится подробный анализ как величин, так и эффектов влияющих на качество измерений:

Для достижения максимальной точности:

▪ Используйте трегеры, разработанные для высокоточных инструментов;
▪ Используйте трегер с оптическим центриром (если необходимо);
▪ Ухаживайте за инструментом;

В таблице 1 приведена характеристика различных моделей трегеров, которые в настоящее время представлены в портфеле аксессуаров Leica Geosystems.

Таблица 1. Различные модели трегеров и их характеристики

Преимущества использования трегеров Leica Geosystems - это долгий срок службы, высокая точность и высокая надежность.

Таким образом, мы можем гарантировать максимальную производительность и качество ваших измерений.

Понравилась статья? Читайте другие статьи в блоге НГК!