Лазер для измерения расстояния

При выполнении измерительных работ применяются линейки или рулетки. Несмотря на то, что такому методу измерения уже много лет, его постепенно вытесняет лазерная методика. В основе такой методики лежит прибор, который называется лазерный дальномер. Этот прибор позволяет осуществлять измерения, находясь только в одной точке. Как работает лазерный дальномер, а также принцип его функционирования узнаем в материале.

Общая информация об измерительном приборе

Лазерный дальномер, или еще называют лазерная рулетка, нашел свое активное применение при выполнении строительных работ, а также в сфере ландшафтного дизайна, агрономии, топографии и других областях. При проведении строительных работ инструмент активно пользуется как при выполнении наружной отделки, так и внутренней.

Услышав впервые о дальномере, возникает вопрос о том, зачем и для чего же он нужен? Главным его предназначением является измерение расстояний, находясь только в одной точке. Такой инструмент предназначен не только для облегчения физического труда человека, так как выполнить замеры больших расстояний с помощью рулетки совсем не просто, но еще и повысить точность измерений.

Помимо измерения расстояния, дальномеры (в зависимости от функционала) могут выполнять следующие функции:

• вычисление площади помещения;
• определение объема помещения;
• измерения по теореме Пифагора.

Устройство лазерного дальномера включает в себя такие ключевые элементы, как светодиодный излучатель красного или зеленого цвета, а также оптические элементы различной формы. Прибор представляет собой конструкцию, напоминающую мобильный телефон, только в несколько раз толще. Приборы оснащаются ЖК-дисплеями, на которых отображается измеряемая информация. В зависимости от модели, устройства могут быть оснащены визирами, а также видеокамерой или прочими оптическими устройствами.

Принцип работы лазерного дальномера

Принцип работы такого прибора, как лазерный дальномер, основывается на изменении времени, за которое проходит луч до отражателя и обратно. Такой принцип действия прибора позволяет не просто измерять расстояния, но и делать это с большей точностью. Электромагнитная волна создает лазерный луч, который отражается от рабочей плоскости. Луч возвращается в приемник, после чего осуществляется обработка информации.

Чтобы воспользоваться прибором, его изначально следует включить. После этого нужно приложить устройство к одной точки измеряемой поверхности, а затем навести луч на объект, к которому следует отмерить расстояние и нажать на кнопку. Таким простым способом определяют расстояние с помощью дальномера.

Полученные значения можно увидеть на мониторе дальномера в таких единицах измерения, которые были предварительно выставлены.

Важно знать! Первые дальномеры появились достаточно давно, а принцип их функционирования основывается на ультразвуковых колебаниях. Такие устройства не получили широкого распространения, так как имеют большие погрешности в работе.

Стандартные дальномеры стоимостью до 6 000 рублей способны мерить расстояния до 30 метров. Более дорогие модели позволяют производить измерения расстояний до 250-300 метров. При измерении расстояний на больших объектах требуется применение специального штатива, посредством которого можно установить прибор максимально точно. Точность измерительных действий намного выше в темное время суток, чем днем, что обусловлено низкой видимостью лазерного луча. В дорогостоящих моделях применяются визиры или видеокамеры, посредством которых повышается возможность хорошо видеть луч.

Как пользоваться лазерной рулеткой

Пользоваться лазерным дальномером достаточно просто.

К каждому прибору прилагается инструкция по эксплуатации, в которой описаны такие шаги по проведению измерительных работ:

1. Для начала нужно включить прибор путем нажатия кнопки «on/off».
2. После этого требуется выбрать необходимую функцию.
3. Выбирается единица измерений, в которой прибор отобразит конечное значение.
4. Теперь нужно расположить рулетку ровно в точку, от которой нужно замерять, и лучом направить в точку, до которой нужно померить.
5. Когда прибор установлен в нужном положении, необходимо нажать на кнопку измерения.
6. В течение нескольких секунд информация будет отображена на экране устройства.

Достичь эффективной работы лазерной рулетки можно путем использования ее в теплых помещениях с умеренным уровнем влажности и достаточным освещением. Инструменты предназначаются для измерения прямых расстояний, поэтому при наличии углублений в стене, потребуется дополнительно воспользоваться рулеткой.

Если планируется выполнить измерения на улице, то немаловажно обратить внимание на следующие рекомендации:

1. Для таких целей должны использоваться дальномеры, максимальная длина измерений у которых составляет 200-300 м.
2. Понадобится воспользоваться мишенью, так как луч на 200-300 метров не сможет пройти. Такие мишени обычно имеются в комплекте дальномеров для больших расстояний.
3. Осуществлять измерительные работы на улице рекомендуется с применением штатива.

Прибор имеет прямую зависимость от погодных условий:

• При наличии солнечной погоды измерения получаются не точными, так как ухудшается видимость луча. Рекомендуется проводить работы во время пасмурной погоды или в вечернее время.
• Если во время использования прибора наблюдается туман или сильная загазованность воздуха, то это также негативно отражается на точности измерений.
• Во время ветреной погоды рекомендуется дальномер фиксировать на штативе, так как любые колебания прибора в руке отражаются на качестве измерений.

Использовать инструмент можно как внутри помещений, так и снаружи, но при проведении наружных измерений, следует обязательно учитывать погодные условия.

В заключение важно отметить, что такой инструмент является отличной альтернативой для замены обычной рулетки. Применяя современный дальномер можно не только облегчить физический труд, но и ускорить процедуру измерений.

При строительных работах всегда нужно иметь возможность измерить необходимые размеры и расстояния. При строительстве и отделке помещений основным инструментом для измерения расстояний долгое время являлась рулетка. Лазерный дальномер пришёл ей на смену не так давно, но быстро был оценён по достоинству строителями за удобство применения, точность измерений, возможность работы без напарника и измерения расстояний в труднодоступных местах.

Что такое электронный дальномер

Электронный дальномер — это прибор широкого спектра действия. В зависимости от начинки приборы могут быть использованы для замера расстояния, объёма помещения, площади поверхности и для вычисления других параметров. Для того чтобы правильно выбрать устройство, надо определиться, для каких конкретно целей оно вам необходимо и какие именно функции прибора вы будете активно использовать, сможете ли вы полноценно пользоваться сложными функциями прибора. Если вы занимаетесь отделкой квартир, вряд ли вам понадобится профессиональный дальномер, способный работать на расстояниях до 300 м.

Разновидности электронных измерителей

В настоящее время существуют три основные разновидности этих устройств:

• Лазерный.
• Ультразвуковой. Принцип работы — в сторону поверхности, до которой надо определить расстояние, посылается ультразвуковой импульс. Он отражается и возвращается назад, улавливается приёмным блоком прибора. Замеряется время, которое на этот путь затрачено, по нему определяется расстояние.
• Импульсный. Принцип работы такой же, только вместо лазерного луча или ультразвука используется радиоимпульс.

Ультразвуковой и импульсный дальномеры сейчас являются устаревшими моделями. Их показания слишком зависят от плотности воздуха и других факторов, что влияет на увеличение погрешности измерений, к тому же ультразвуковой прибор работает на небольших (не более 20 м) расстояниях.

Таким образом, при выборе дальномера в настоящее время предпочтение лучше отдавать лазерным приборам.

Как работает лазерный прибор

В лазерном измерителе расстояния имеется два основных функциональных блока — излучательный и приёмный. Прибор устанавливается в нужное положение (выставить его можно с помощью встроенного пузырькового уровня), после нажатия пусковой кнопки излучательный блок выпускает лазерный луч в поверхность, расстояние до которой необходимо определить. Отразившись от поверхности, луч возвращается и улавливается приёмным блоком, после чего встроенный микропроцессор прибора выдаёт результат, который можно увидеть на цифровом экране. Естественно, между устройством и поверхностью не должно быть никаких преград для луча.

Условия, влияющие на работу прибора:

• Загрязнённость воздуха. В условиях тумана, большого количества пыли, дыма или пара возрастает риск возникновения погрешностей.
• Солнечный свет (освещённость). На солнечном свете сигнал (луч лазера) слабеет, микропроцессору устройства труднее его обработать, что тоже приводит к возникновению погрешностей. Замеры лазерным дальномером будут более точными в тёмное время суток или в закрытом помещении.
• Рабочая поверхность. Луч будет поглощаться поверхностью тёмного цвета или поверхностью, имеющей не совсем гладкую структуру. В таких условиях используют мишень, которая обычно входит в комплект лазерного строительного дальномера.
• Надёжность установки прибора. Для получения качественных результатов устройство должно быть устойчиво установлено на пол (почву). Желательно для этого применять штатив, который обычно также присутствует в комплекте.

Основные характеристики дальномеров

При выборе устройства необходимо понимать, какие именно задачи вы будете решать с его помощью, только так можно приобрести себе лучший лазерный дальномер. Вот краткий обзор основных функций:

• Максимальная дальность измерений. Дешёвая бытовая модель позволит измерить расстояние до 20 м, для строительных площадок лучше приобрести лазерную рулетку, способную замерить расстояние не менее 60 м.
• Точность показаний. Если вы планируете приобрести лазерный измеритель расстояния исключительно для домашних нужд, вам не стоит приобретать профессиональное устройство с минимальными погрешностями измерений. А вот если вы ежедневно производите разного рода замеры, требующие большой точности измерений, стоит присмотреться к приборам с показателем точности 1 мм/м.
• Пылевлагозащищённость. Она отражается в маркировке приборов коэффициентом I. P. Например , показатель IP 54 означает степень защиты прибора от пыли 5, степень защиты от влаги 4, с такой степенью защиты прибор сохранит свою работоспособность при попадании на него влаги или пыли. А прибор профессионального класса с показателем IP 65 будет нормально работать даже после извлечения из-под толщи воды, или если пыль попадёт внутрь корпуса дальномера.
• Компактность, масса.
• Чёткость экрана.
• Ударопрочность.
• Наличие встроенного калькулятора.
• Наличие встроенной памяти.
• Возможность применения расчёта по треугольнику (функция Пифагора). Эта функция поможет, к примеру, определить расстояние между окнами комнаты, находясь при этом у её двери.

Есть ещё много функций, которые не являются основными при выборе дальномера, но несут определённые удобства для пользователя. Это, к примеру, встроенная система Bluetooth, с помощью которой можно перенести данные о проведённых замерах на компьютер, наличие штатива, оптического визира и т. д. Само собой, чем больше опций у строительного лазерного дальномера, тем выше его стоимость.

Рейтинг лучшего оборудования и отзывы

Среди приборов, предназначенных для использования в домашних условиях, лучшими являются:

• Bosch DLE 40.
• Condtrol X1 Plus.
• ADA Robot 40.
• RGK D30.

А также неплохо зарекомендовали себя лазерные рулетки брендов Hammer и X-Line.

В рейтинге лучших профессиональных лазерных измерителей в основном конкурируют модели фирм Bosch, Makita и Leica:

• Leica DISTO d510.
• Bosch GLM 250 VF.
• Leica DISTO D2.
• Bosch GLM 80.
• MAKITA LD-050P.
• Bosch PLR 50.

Вот несколько отзывов о некоторых устройствах из рейтинга, они помогут вам с выбором нужного оборудования.

На работе пользовался Bosch GLM 80 (сейчас пропали из продажи), потом Макита понравилась больше — измеряет быстрее, легче, подсветка гораздо ярче. По мне, для дома оптимальный вариант Макита LD- 050P. Удобный, лёгкий, понятный, эргономичный. Из недостатков — разве что цена.

В 2015-м брал дальномер Leica DISTO d510, тогда стоил он 18600 рублей, дороговато для меня, но он того стоит. Неубиваемый агрегат, до сих пор в работе, только корпус, конечно, зацарапанный и потёртый. Особо могу отметить видеокамеру с 4-х кратным увеличением, точность ± 1 мм, возможность замера углов, объёмов и площадей. При всём этом — простота в управлении.

Набор функций, необходимых для работы, у каждого покупателя индивидуальный, поэтому следует внимательно ознакомиться со спецификацией и инструкцией по применению прибора. Сейчас рынок перенасыщен продукцией разных производителей, особенно много появилось ранее неизвестных китайских брендов. Как видно по рейтингам, покупатели отдают предпочтение всё же проверенным производителям.

Принципы измерения расстояний лазерными (квантовыми) дальномерами

С.В. Смолич, А.Г. Верхотуров. // ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДЕЗИЯ. 2009

Лазерные дальномеры (лазерные рулетки) — современные электронно-оптические приборы, используемые для определения дальности до любого предмета на местности. Погрешность измерений зависит от конструкции прибора и может колебаться от метра до одного миллиметра.

В зависимости от модели прибора, дальномеры могут производить вычисления объемов и площадей помещений, а так же иметь различный набор сервисных функций.
Принцип работы большинства лазерных дальномеров основан на измерении разности фаз отраженного от предмета, до которого измеряется расстояние, лазерного импульса и излученного

Метод измерения разности фаз работает по принципу наложения на несущую частоту модулированного сигнала. Прибор измеряет постоянное смещение фазы, несмотря на неизбежные изменения в излучаемом и принимаемом сигнале. В результате сравнения фаз опорного и получаемого сигнала определяется только величина сдвига фазы, а целое число циклов остается неизвестным и не позволяет сразу получить расстояние. Эта неоднозначность разрешается путем многократных измерений модуляции волны, в результате чего определяется уникальное целое число циклов. Как только целое число циклов определено, то расстояние до цели может быть вычислено очень точно.

Для вычисления расстояний в импульсном методе определяется точное время прохождения импульса до цели и обратно. Импульсный лазер генерирует множество коротких импульсов в инфракрасной области спектра, которые направляются через зрительную трубу к цели. Эти импульсы отражаются от цели и возвращаются к инструменту, где при помощи электроники определяется точное время прохождения каждого импульса. Скорость прохождения света сквозь среду может быть точно определена. Поэтому, зная время прохождения, можно вычислить расстояние между целью и инструментом. Каждый импульс — это однократное измерение расстояния, но поскольку каждую секунду могут быть посланы тысячи таких импульсов, то с помощью усреднения результатов достаточно быстро достигается высокая точность измерений. На рис. 3.7. показано распределение измерений с помощью импульсного дальномера.

В ходе измерения делается около 20 000 лазерных импульсов в секунду. Затем они усредняются для получения более точного значения расстояния.

Точность обычных импульсных дальномеров обычно несколько ниже, чем у фазовых (до 10 мм).
Лазерная рулетка — это компактный прибор. Он прост в использовании; имеет противоударный, пыле- и влагозащитный корпус для работы в любых условиях. Лазерные дальномеры помогают производить замеры в неудобных местах и из углов помещений. Прибор может оснащаться большим количеством дополнительных аксессуаров и принадлежностей, таких как алюминиевые штативы, отражатели, интерфейсные кабели, оптические визиры и т.д.

Максимальная дальность определения расстояния индивидуальна для каждой модели лазерного дальномера.
Лазерный дальномер часто называют лазерной рулеткой, потому что он заменил традиционную рулетку во многих отраслях бизнеса и производства. Вычисление площади и объема, сложение и вычитание — эти функции лазерного инструмента стали привычными. Более совершенные модели оснащены такими функциями, как замер угла наклона, вертикального, горизонтального или наклонного расстояния и т.п. Лазерная линейка, измеритель лазерный, измеритель расстояния и дальности — это все синонимы, которые часто используют люди для описания функций лазерного дальномера. Законодателем мод в этом сегменте много лет является швейцарская компания Leica Geosystems, которая выпускает дальномеры как под своим именем, так и для известнейших торговых марок.

Лазерные дальномеры имеют дальность действия, которая в большей мере зависит от окружающего освещения и отражающей способности визируемой поверхности. Измерения в помещениях обычно не вызывает проблем. Труднее под открытым небом: при слепящем солнечном свете крошечную лазерную точку трудно рассмотреть обычно уже на расстоянии 10 м. Повышают распознаваемость красные очки, улучшающие видимость лазерного луча. С другой стороны, отраженный сигнал может быть настолько слабым, что его уже нельзя будет обработать с нужной степенью точности. В этом случае вместо результата измерений лазерные дальномеры выдают сигнал ошибки.

При измерении больших расстояний до 500 м в яркий солнечный день лучше применять импульсные дальномеры с инфракрасным излучателем. Они обычно снабжены оптическими визирами, т.к. излучаемые ими импульсы находятся в невидимой для человеческого глаза части спектра. Однако точность измерения такими дальномерами существенно ниже и составляет 0,1 -0,5 м. На рис. 3.8. представлен дальномер, снабженный двумя лазерными излучателями и использующий оба способа измерения расстояний — импульсный и фазовый.