Тривимірні системи

Ці системи є найбільш ефективними, універсальними і прогресивними. У цьому випадку бажаний профіль являє собою складну тривимірну поверхню, зазвичай аппроксимовану трикутниками по вузлових точках, заданих в декартових прямокутних координатах X, Y, Z. X і Y визначають горизонтальну (планову) площину, а Z - висоту. Вимірювання поточного положення відвалу по трьох координатах можуть проводитися за допомогою GNSS (Global Navigation Satellite System) приймача або лазерного роботизованого електронного тахеометра.

Лазерний роботизований тахеометр представляє собою пристрій, що базується на лазерним далекоміром, який вимірює дальність до призми особливої конструкції, що встановлюється на щоглі відвалу. Призма є оптичним пристроєм, який повертає (відображає) промінь в напрямі в точності протилежному напрямку його приходу. Це властивість справедливо для будь-якого напрямку в 360 градусної азимутальній зоні. За затримки приходу відбитого променя далекомір оцінює дальність.

Далекомір може відхилятися за кутом місця (вертикальна площина) і азимуту (горизонтальна площина) за допомогою електромеханічної системи. На початку роботи тахеометр автоматично сканує кутовий сектор, в якому ймовірно знаходиться призма. При виявленні потужного відбитого сигналу від призми тахеометр захоплює його і починає автоматично відслідковувати його переміщення, безперервно формуючи поточні оцінки кутів і відстаней. По двох кутах і відстані тахеометр оцінює 3D позицію призми на відвалі і передає її в блок керування на борту машини по радіоканалу. Нахил відвалу оцінюється рідинним або MEMS датчиком. У блоці управління проводиться порівняння бажаної і поточної висот (Z), а також нахилу при використанні азимута відвалу (орієнтація в горизонтальній площині). По різниці висот і кутів нахилу видається сигнал для ручного або автоматичного управління відвалом.

До лінії візування тахеометр-призма пред'являються ті ж вимоги, що й у двомірних системах. Істотною перевагою систем, що базуються на приймачах глобальних навігаційних супутникових систем (ГНСС / GNSS), на противагу оптичним є всепогодність і відсутність вимоги наявності незатіненої лінії візування. В даний час розгорнуто дві системи: американська GPS і російська ГЛОНАСС. Європейська GALILEO і китайська BEIDOU знаходяться на етапі розробки і введення в експлуатацію. Сучасні приймачі зазвичай підтримують роботу мінімум з двома системами, що дозволяє за рахунок прийому сигналів від великої кількості супутників (більше 10-ти) досягти гарної точності позиціонування навіть в умовах часткового закриття небесної сфери. Для досягнення сантиметрової точності (середньоквадратичне відхилення по висоті близько 10 мм) приймач працює в диференціальному режимі, приймаючи по окремому радіоканалу, спеціальні повідомлення (диференційні поправки) від наземної базової станції. У цьому випадку приймач працює в режимі позиціонування Real Time Kinematic (RTK). Базова станція є стаціонарним навігаційним приймачем, що встановлюються в точці з точно відомими координатами (у тому числі нульовому пункті локальної будівельної системи координат) і оснащеним передавачем диференційних поправок. Число абонентів такої базової станції на противагу лазерним системам практично необмежено, тобто на одному будівельному майданчику можуть одночасно працювати необмежена кількість машин з автоматичним управлінням і геодезистів з контрольними навігаційними приймачами. Робоча зона визначається дальністю роботи передавача і залежно від потужності та умов розповсюдження сигналу становить значення не менше кількох кілометрів. Базова станція може бути локальною і купуватися спільно з системою управління. Можна використовувати і мережеву базову станцію, доступ до якої можливий по каналах мереж стільникового зв'язку (GSM/CDMA/3G). Однак це можливо тільки при наявності відповідних операторів стільникових і навігаційних послуг у регіоні.

Також як і у випадку з тахеометром на основі, обчисленої RTK позиції відвалу X, Y, Z, нахилу та азимуту, видається сигнал для ручного або автоматичного управління відвалом. У разі підвищених вимог до точності формування 3D профілю зі значними перепадами висот потрібно точне обчислення азимута. Для цього система може бути оснащена двома приймачами GNSS, антени яких встановлюються по краях відвалу на двох щоглах або на одиночній на спеціальному кронштейні.

При необхідності забезпечення міліметрової точності (середньоквадратичне відхилення по висоті близько 3 мм) система може бути додатково оснащена лазерним приймачем, що приймає сигнал від лазерного передавача, що працює на принципі схожому з принципом лазерних 2D систем. За рахунок спеціальної розгортки лазерного променя можливо забезпечити необмежену кількість абонентів такої системи. Проте робоча зона системи обмежена радіусом декілька сотень метрів. Для забезпечення більшої зони потрібно встановлювати заново лазерний передавач або використовувати декілька лазерних нівелірів.

Дата добавления: 2014-01-11