TECNOLOGIA EDM RIFLESSO DIRETTO PER GEOMETRI ED
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TECNOLOGIA EDM RIFLESSO DIRETTO PER GEOMETRI ED
TECNOLOGIA EDM RIFLESSO DIRETTO PER GEOMETRI ED INGEGNERI CIVILI R. HÖGLUND & P. LARGE TRIMBLE SURVEY, WESTMINSTER, COLORADO, USA INTRODUZIONE La più recente tecnologia che ha rivoluzionato il rilievo DR si ottiene impiegando uno dei due metodi della topografico è la misurazione a riflesso diretto, cioè la tecnologia EDM (Electronic Distance Measurement, misurazione elettro-ottica della distanza senza l'ausilio misurazione elettronica della distanza): Time of Flight di mire o prismi. La tecnologia Riflesso Diretto (DR) (laser pulsato) o Phase Shift (spostamento di fase). consente ai topografi di misurare accuratamente punti Trimble consente ai topografi la scelta tra queste due remoti senza prima dover individuare una mira fisica in tecnologie, infatti il DR300+ di Trimble S6 impiega il ogni punto. Il Riflesso Diretto apre perciò nuove metodo Time of Flight e la tecnologia DR Standard della possibilità di rilevare con un solo operatore, consente serie Trimble S6 impiega il metodo Phase Shift. maggiore produttività e migliore sicurezza personale. Ciascun metodo di misurazione è concepito per Quando la tecnologia a Riflesso Diretto è abbinata a rispondere a particolari tipi di esigenze ed applicazioni. quella robotica, le possibilità di eseguire il rilievo con un L'obiettivo di questo documento è descrivere entrambi i solo operatore aumentano ancora di più. metodi e delineare i vantaggi e gli svantaggi di ognuno di essi, consentendo agli utenti di scegliere quale di queste due opzioni - Time of Flight o Phase Shift - è più indicata per le rispettive esigenze. Trimble GmbH, Am Prime Parc 11, 65479 Raunheim, Germania © 2005, Trimble Navigation Limited. Tutti i diritti riservati. Trimble, il logo Globe & Triangle e Terramodel sono marchi di Trimble Navigation Limited, registrati nell'Ufficio marchi e brevetti degli Stati Uniti e in altri paesi. Tutti gli altri marchi sono di proprietà dei rispettivi detentori. RPN 022543-010D-I (02/05). www.trimble.com TECNOLOGIE DR: TIME OF FLIGHT (LASER PULSATO) E PHASE SHIFT MISURAZIONE TIME OF FLIGHT (LASER PULSATO) Il metodo Time of Flight (TOF) calcola con precisione (SPOSTAMENTO DI FASE) le informazioni temporali al fine di determinare la La misurazione EDM senza l'ausilio di una mira può portata misurata. essere effettuata adottando uno di questi due metodi: Time of Flight (laser pulsato) o Phase Shift (spostamento di fase). Time of Flight impiega il laser pulsato per realizzare il principio di misurazione su cui si basa la tecnologia DR300+. Phase Shift, cioè lo spostamento di fase, è invece il principio base della tecnologia DR Standard. In termini semplici, l'EDM genera numerosi impulsi di luce laser o a infrarossi che vengono poi trasmessi alla mira attraverso il cannocchiale. Tali impulsi sono riflessi dalla mira e tornano allo strumento, dove il sistema elettronico determina il tempo dell'intera corsa di ciascun impulso luminoso. Poiché la velocità con cui la luce attraversa lo strumento può essere Come illustrato nella figura 1, i principi ottici di stimata esattamente, la durata della corsa può essere ciascun metodo sono differenti ed ognuno presenta impiegata per calcolare la distanza tra lo strumento e sia vantaggi che svantaggi. la mira. Notare che il metodo TOF, sebbene in genere abbia la portata più lunga, rispetta anche i requisiti più severi riguardanti la sicurezza degli occhi, perché gli intervalli tra gli impulsi laser impediscono l'accumulo di energia nociva. Ciascun impulso è una misurazione diretta della portata, così se vengono inviati migliaia di impulsi al secondo mentre si effettua la misurazione, è possibile ottenere un buon valore medio in tempi relativamente rapidi. La figura 2 mostra un esempio di distribuzione delle misurazioni per DR a laser pulsato Trimble DR300+. Figura 1: principi ottici per EDM a Laser pulsato (in alto) e a Spostamento di fase (in basso) www.trimble.com 2 prisma o sparpagliato dalla superficie su cui è diretto. La differenza di fase tra la luce trasmessa e la luce riflessa ricevuta viene rilevata e calcola la distanza. L'EDM standard DR nel modo Prisma funziona come EDM a lunga portata veloce e precisa, fino a 3500 m con un prisma singolo. Nel modo DR l'EDM standard DR trasmette un raggio laser rosso visibile collimato Figura 2: media degli impulsi TOF verso il punto di mira, così viene calcolata la distanza tra la luce trasmessa e quella ricevuta. In genere sono eseguite 20.000 misurazioni a laser pulsato al secondo, di queste può essere effettuata la media in modo da ottenere un valore di misurazione della distanza accurato. Lo strumento misura un offset di fase costante, nonostante le variazioni inevitabili nel segnale emesso e ricevuto. Attraverso il confronto di fase si ottiene solamente l'offset di fase, perché inizialmente Le implementazioni a laser pulsato convenzionali possono risultare meno accurate (fino a 10 mm) se confrontate con l'EDM a spostamento di fase. Trimble DR300+ impiega però speciali tecniche brevettate di elaborazione del segnale, che consentono di ottenere per DR300+ lunga portata ed elevata precisione, con o senza un prisma. Notare inoltre che alcuni strumenti un'ambiguità dei cicli impedisce di stimare direttamente la distanza totale. Tale ambiguità viene risolta utilizzando più lunghezze d'onda di modulazione della misurazione, cosa che fornisce un unico numero intero di cicli. Una volta ottenuto il numero intero, la distanza dalla mira può essere determinata molto accuratamente. convenzionali EDM a laser pulsato richiedono che il cannocchiale sia messo a fuoco prima di misurare la portata, cosa che invece non è necessaria con Trimble DR300+. LE DUE TECNICHE A CONFRONTO Riepilogando: il metodo TOF impiega gli impulsi luminosi per misurare direttamente le distanze, mentre il metodo Phase Shift impiega la luce MISURAZIONE PHASE SHIFT (SPOSTAMENTO DI FASE) DR Standard è un'unità laser di misurazione della distanza basata sul metodo del confronto di fase. modulata per misurare uno spostamento di fase, ciò fornisce le distanze dopo aver risolto un'ambiguità dei cicli. L'EDM trasmette un raggio ottico di misurazione a Gli impulsi utilizzati per il metodo TOF possono intensità modulata coassiale, che viene riflesso da un essere molte volte più potenti dell'energia impiegata www.trimble.com 3 per un'EDM Phase Shift. Il metodo TOF può perciò Le tecniche TOF e Phase Shift sono differenti anche misurare distanze molto più lunghe (con o senza un per la tolleranza alle interruzioni della linea di mira prisma) rispetto alla tecnica Phase Shift. durante la misurazione, ad esempio interruzioni come Tradizionalmente il metodo TOF è leggermente meno accurato del metodo Phase Shift. Con i moderni metodi di elaborazione del segnale brevettati Trimble, precedentemente descritti, tale differenza però è adesso diventata irrilevante (vedere la tabella 1). veicoli in transito che attraversano un raggio mentre i topografi stanno misurando vicino a strade. Poiché il metodo TOF combina gli impulsi diretti con le tecniche Trimble di elaborazione del segnale, generalmente tollera maggiormente le interruzioni della linea di mira rispetto al metodo Phase Shift. DR300+ DR Standard Modo prisma 3 mm + 3 ppm 1 mm + 1 ppm Modo DR 3 mm + 3 ppm 3 mm + 2 ppm Tabella 1: confronto della precisione di entrambe le tecniche. Per molti fini pratici, la differenza è irrilevante e il vantaggio della portata molto più lunga presentato dal metodo TOD lo rende estremamente desiderabile per molti utenti. Durante la misurazione Phase Shift le interruzioni possono rendere necessario resettare le ambiguità dei cicli, tali interruzioni saranno comunque rilevate e le osservazioni erronee escluse. PERFORMANCE DELLA PORTATA DR Confrontare le performance delle differenti tecnologie EDM è semplice quando si utilizza una mira ausiliaria come un prisma standard, perché la superficie di La fisica della luce dice che tutti i raggi luminosi misurazione è sempre la stessa. Quando si misura divergono (si spargono) dall'emettitore in funzione verso un prisma singolo impiegando il modo Lunga della distanza. Questo è vero sia per TOF sia per EDM portata, per le opzioni DR300+ e DR Standard le Phase Shift, anche se l'entità e la forma dell'effetto di portate sono fondamentalmente le stesse, divergenza del raggio sono differenti (spargimento del rispettivamente a 5500 m e 5000 m. Non tutte le EDM raggio da collimazione perfetta), dando luogo ad una Phase Shift sono in grado, come DR Standard, di differenza nel punto luminoso di misurazione. misurare un prisma singolo così lontano, perciò Questi diversi effetti di divergenza presentano quando si confrontano altre implementazioni di rispettivamente sia vantaggi che svantaggi, i questa tecnologia controllare tutte le specifiche. quali sono trattati in dettaglio più avanti in questo documento. www.trimble.com 4 GLI STANDARD GRIGIO KODAK E BIANCO KODAK Quando si confrontano le performance della portata senza un prisma standard, i raffronti non sono così semplici. Poiché nella pratica le misurazioni DR sono eseguite su molti differenti tipi di superfici, per effettuare un giusto confronto delle performance della che lo colpisce. Il lato bianco, Bianco Kodak, riflette precisamente il 90% della luce bianca che lo colpisce. Dal momento che il Bianco Kodak è più riflettente del Grigio Kodak, è importante confrontare le misurazioni o con il Grigio Kodak o con il Bianco Kodak, senza mescolare i due standard. portata quando non si usa un prisma le misurazioni Il rilievo topografico presenta alcune incongruenze devono essere effettuate su una superficie standard nel suo impiego delle superfici standard ed quindi è appropriata, ad esempio la Kodak Neutral Test Card, molto importante assicurarsi che qualsiasi confronto comunemente chiamata Kodak Grey Card. Vedere effettuato tra i vari prodotti impieghi misurazioni la figura 4. eseguite sulla stessa superficie. Ad esempio alcune specifiche si riferiscono solamente a una “Kodak Card”, senza specificare quale lato — riflettente al 18% o al 90% — è stato utilizzato per il test. I nomi corretti per i due lati della Kodak Gray Card sono “Kodak Gray Card riflettente al 18%” e “Kodak Gray Card riflettente al 90%”. L'iniziale scelta di una mira riflettente al 18% per lo standard Kodak della fotografia si è basata sul fatto che la maggior parte degli ambienti e degli oggetti da fotografare Figura 4: la superficie Kodak Neutral Test Card (Kodak Cat. n. E1527795) Nella fotografia professionale la superficie Kodak Gray Card è stata riconosciuta come standard da molti anni. Solitamente si tratta di un cartoncino di 10,16 x 12,7 cm o 20,32 x 25,4 cm di grandezza, con uno spessore di circa 3,18 mm e che è grigio da un lato e presentano in media circa il 18% di riflettività della luce. Questo è anche il motivo per cui la maggior parte degli esposimetri fotografici sono calibrati per fornire un'esposizione accurata al 18% di riflettività. Di solito vale la stessa cosa anche per gli ambienti e gli oggetti da rilevare topograficamente: una riflessione del 18% fornisce un buon valore medio. bianco dall'altro. Il lato grigio, noto come Grigio Nella prassi del rilevamento sul campo la misurazione Kodak, riflette precisamente il 18% della luce bianca DR viene effettuata su svariati oggetti quotidiani, che www.trimble.com 5 di solito non sono riflettenti al 90%. Per questo motivo la portata che si ha verso lo standard Grigio Kodak riflettente al 18% è l'indicatore più affidabile di quella che si raggiungerà nell'attività pratica di ogni giorno. La portata verso lo standard Bianco Kodak riflettente al 90% mostra solamente la portata massima dell'EDM verso una mira altamente riflettente molto favorevole. La portata può essere influenzata anche dalle condizioni di luce presenti nella mira. Normalmente quando si misura una superficie sotto MISURARE SUPERFICI BAGNATE E NON RIFLETTENTI ED ANGOLI OBLIQUI I livelli di energia più elevati del metodo TOF forniscono anche una portata più lunga per la misurazione di superfici bagnate. Quando si misura verso una superficie bagnata, le prove sul campo con il metodo TOF di solito mostrano una portata di due o più volte superiore rispetto a quella del metodo Phase Shift, specialmente ad angoli obliqui di misurazione. La portata si estende ulteriormente con l'opzione DR300+. la luce diretta del sole la portata si riduce. Il metodo TOF aumenta anche la probabilità di LA PORTATA A CONFRONTO misurare con successo superfici non riflettenti ed La tabella 2 sottostante confronta le portate massime pubblicate di DR Standard e DR300+ Trimble, quando sono impiegati per misurare differenti superfici. oblique, come ad esempio strade bagnate. In queste situazioni il fattore fondamentale è l'abilità dell'operatore nell'eseguire la misurazione. Inoltre la Dalla tabella si apprende che per la portata il metodo velocità di misura del metodo TOF aiuta a rilevare TOF impiegato dal DR300+ presenta un risultato da punti che si trovano in zone di traffico intenso. quattro a otto volte migliore rispetto alla misurazione Phase Shift. In una superficie al 90% le tecniche impiegate in DR300+ ottengono una portata quasi 8 volte superiore rispetto al risultato di Phase Shift. Superficie DR300+ DR Standard Kodak 90% Kodak 18% Calcestruzzo Legno Roccia chiara Roccia scura >800 m >300 m >400 m >400 m >300 m >200 m > 240 m > 120 m >100 m >200 m >150 m >80 m Tabella 2: portata DR Trimble verso varie superfici di mira www.trimble.com Il metodo TOF misura meglio anche oggetti stretti come cavi e fili sospesi. Anche in queste situazioni il fattore fondamentale è semplicemente l'abilità nella misurazione. NORME DI SICUREZZA LASER Nonostante il metodo TOF presenti livelli di energia più elevati, gli strumenti EDM che utilizzano questa tecnica, come il DR300+, rispettano le più severe norme in materia di sicurezza laser e sono classificati in modo corrispondente. Questo perché il laser pulsato utilizzato, sebbene abbastanza potente da 6 misurare a portate di centinaia di metri, è di breve L'uso dei laser di Classe 2 generalmente è sicuro nei durata e perciò il raggio laser non accumula energia. luoghi pubblici (dove sono effettuati la maggior parte I raggi laser continui che qualche volta vengono dei rilevamenti) e non richiede alcuna particolare impiegati per estendere la portata degli strumenti precauzione oltre quella di non guardare EDM Phase Shift, possono portare ad un accumulo di direttamente il raggio laser. I regolamenti in materia energia che può rivelarsi pericoloso. non prevedono per i laser di questa classe l'impiego di Le tre classi laser che riguardano la maggior parte degli strumenti di rilevamento sono la Classe 1, la Classe 2 e la Classe 3R. LASER DI CLASSE 1 I laser di Classe 1 come Trimble DR300+ sono laser invisibili che soddisfano i più elevati standard di cartelli di avvertimento, di segnalazioni acustiche o l'addestramento tecnico del personale. Trimble DR Standard nel modo DR rientra nella Classe 2. Anche molti dispositivi laser portatili di uso quotidiano, come gli indicatori laser tascabili di presentazione, rientrano nella Classe 2. sicurezza: l'esposizione diretta al raggio di misura LASER DI CLASSE 3R della pelle o dell'occhio nudo è improbabile che sia La portata di una EDM Phase Shift può essere estesa nociva. Inoltre gli strumenti laser di Classe 1 non aumentando la potenza della fonte di luce, risultano pericolosi se un altro strumento di generalmente da meno di 1 mW a 5 mW. La luce laser rilevamento è puntato nella fonte del raggio laser di continua di maggiore potenza emessa aumenta però i Classe 1. La norma CEI 60825-1 dichiara: “Laser che rischi per la salute e la sicurezza che il raggio laser sono sicuri in condizioni di funzionamento comporta, cambiando la classificazione del laser e sufficientemente prevedibili, tra cui l'uso di strumenti portandola nella Classe 3R. ottici per visione intraraggio”. Nel modo Prisma, DR Standard utilizza anche un laser di Classe 1. La norma internazionale CEI 60825-1 indica le precauzioni aggiuntive necessarie per l'uso di LASER DI CLASSE 2 apparecchiature di Classe 3R. Ecco qui di seguito un I laser di Classe 2 emettono radiazione laser visibile, suo estratto: che potrebbe essere pericolosa per l'occhio nudo se si guarda direttamente il raggio. Gli utenti devono prestare particolare attenzione ad evitare di guardare direttamente il raggio con strumenti ottici come binocoli o altri apparecchi di rilievo. www.trimble.com 7 PRECAUZIONI DI SICUREZZA PER L'UTENTE CLASSE Quando si esaminano le specifiche di un prodotto, è 3R— Prodotti laser di Classe 3R utilizzati per effettuare importante confrontare una classe di laser rilevamento, allineamento e livellamento. L'incarico di comparabile (Classe 1 o 2) e comprendere bene tutte installare, regolare e utilizzare l'apparecchio laser deve le disposizioni e gli obblighi dell'utente per le altre essere affidato solamente a personale qualificato ed classi laser come 3R. addestrato. Nell'area in cui sono utilizzati questi laser deve essere affisso un apposito cartello di avvertimento. Nessun strumento di rilevamento Trimble rientra nella Classe 3R. Occorre prestare attenzione ad evitare la riflessione involontaria della radiazione. Per dimostrazioni, mostre TEMPO DI MISURAZIONE NEL MODO DR ed esposizioni devono essere utilizzati solamente Quando si confronta la portata DR, è importante prodotti laser di Classe 1 o Classe 2. Addestramento: un paragonare anche i tempi di misurazione, perché il tale sistema deve essere utilizzato solamente da tempo occorrente per misurare influenza la personale appositamente addestrato. L'addestramento produttività. Ad una portata più lunga i metodi TOF deve comprendere: familiarizzare con il funzionamento sono generalmente molto più veloci dei metodi Phase del sistema, impiego appropriato delle procedure di Shift, infatti quest'ultimi in genere hanno un tempo di controllo dei rischi, dei cartelli di avvertimento, ecc., la misurazione che aumenta in funzione della distanza spiegazione della necessità della protezione personale, misurata. I tempi di misurazione per le EDM DR le procedure per il resoconto degli incidenti e Phase Shift sono spesso indicati sotto forma di informazioni sugli effetti biologici del laser sugli occhi e tempo residuo per portate brevi, più un tempo la pelle. Devono essere prese precauzioni per evitare che supplementare per ciascun incremento oltre il personale guardi direttamente il raggio. Devono essere tale portata. prese precauzioni per assicurare che il raggio laser non venga involontariamente diretto verso superfici speculari. Quando il laser è acceso è necessario un avvertimento sonoro o visivo. Prendendo l'esempio del DR Standard (DR Phase Shift), il tempo di misurazione nel modo Tracking è di 0,8 secondi per i primi 30 m, più un altro secondo per ogni 10 m aggiuntivi. A 100 m Considerate queste precauzioni, l'uso di apparecchi di il tempo raggiunge i 7,8 secondi. Il tempo di Classe 3R potrebbe risultare pratico in aree come misurazione normale per il TOF DR300+ è di 3 miniere e in alcuni ambienti di costruzione, mentre secondi. Questo varia in base alla natura della potrebbe non essere altrettanto indicato in aree superficie misurata. Dopo la misurazione iniziale, gli aperte e pubbliche. aggiornamenti sono effettuati ogni 0,4 secondi nel www.trimble.com 8 modo Tracking. Per misurazioni di maggiore DIVERGENZA DEL RAGGIO E PRECISIONE precisione, entrambi i metodi richiedono più tempo. Il Il raggio di luce impiegato per la misurazione si metodo TOF però non aumenta in funzione della sparpaglia mentre si allontana dalla sua fonte, come portata. Ciò è importante perché tempi di illustrato nella figura 3. misurazione più rapidi per ogni distanza hanno un effetto molto positivo in termini di produttività sul campo. La natura della divergenza è differente per un laser pulsato TOF e per uno strumento a spostamento di fase continuo: quando parte dallo strumento, il raggio La figura 5 mostra tempi di misurazione tipici in di misurazione per il laser pulsato presenta un funzione della portata per Trimble DR300+ e un DR diametro leggermente maggiore rispetto al raggio per Phase Shift. La figura rivela che il metodo a laser il metodo a spostamento di fase. Poiché il laser pulsato TOF è in genere quattro volte più veloce del pulsato in genere va due - tre volte più lontano laser pulsato alla portata massima dello strumento dell'EDM a spostamento di fase, nelle lunghe portate il Phase Shift. Non è possibile confrontare portate più punto luminoso di misurazione può arrivare a circa 4 lunghe perché vanno oltre il raggio d'azione delle cm di diametro. Questo però non significa che la EDM DR basate sullo spostamento di fase. precisione di misura di ciascun metodo si abbassi di 4 cm, la precisione rimane quella specificata. Semplicemente significa che l'area presa a campione per la misura è di tale dimensione. Un punto luminoso di misurazione più grande o più piccolo o di tipo "impronta" presenta sia vantaggi che svantaggi. Un'impronta più grande a portata più elevata è generalmente vantaggiosa perché consente di individuare e misurare oggetti più piccoli, in particolare linee di tensione elettrica e antenne, che con un'impronta più piccola invece potrebbero essere Note: Figura 5: tempo di misurazione in funzione della portata mancati (visto che l'impulso ad alta energia può spandersi su una vasta area, è più probabile che colpisca una mira stretta, misurando però sempre molto accuratamente). www.trimble.com 9 L'impronta più piccola dell'EDM Phase Shift presenta che consente una misurazione Faccia 1 e Faccia 2. vantaggi quando si misurano molti spigoli stretti e L'effetto dell'inclinazione causata dall'angolo vertici, come durante i rilevamenti all'interno degli obliquo può essere eliminato usando un effetto di edifici o quando si misura attraverso i buchi della annullamento. serratura. Anche se con una dimensione più piccola del raggio l'errore si riduce, occorre notare che in TEST SUL CAMPO queste circostanze l'errore è ancora presente. La Per valutare le tecnologie DR i topografi hanno la soluzione più accurata per misurare spigoli stretti è possibilità di testare facilmente le rispettive eliminare interamente il problema utilizzando prestazioni e la validità delle dichiarazioni semplici programmi applicativi di bordo, ad esempio dei produttori. quelli che consentono all'utente di effettuare Per testare la portata basta semplicemente scegliere misurazioni di angolo e distanza su due punti in un alcuni oggetti remoti o strutture fino a 600 m di muro adiacente e poi misurare precisamente l'angolo distanza e vedere cosa può essere misurato orizzontale e verticale rispetto allo spigolo o al vertice. impiegando le differenti opzioni DR. Vedere la figura 6. Questo metodo funziona altrettanto bene sia per Phase Shift che per TOF DR e consente di avere una posizione di precisione più elevata per il punto da determinare, che può essere ottenuto mediante misurazione diretta impiegando un qualsiasi tipo di tecnologia DR. Dal momento che l'EDM sia TOF sia Phase Shift presenta una divergenza del raggio, ogni volta che si effettuerà una misurazione diretta di uno spigolo o di un vertice si avrà un certo errore con entrambi i metodi. Per testare semplicemente gli effetti della divergenza del raggio e la precisione, prendere un oggetto le cui dimensioni reali possono essere misurate facilmente, ad esempio una matita. Tenere la matita su un muro a una qualsiasi portata e poi misurarla. Poi togliere la matita e misurare il muro. Confrontare la differenza tra le due distanze con la differenza nota che è la larghezza della matita. Con ogni tipo di tecnologia DR la differenza sarà vista indipendentemente dalla dimensione del raggio. Un altro test consiste nel La divergenza del raggio ha effetto anche quando si provare a misurare cavi di tensione elettrica sospesi e misura con una qualsiasi tecnologia DR su superfici cavi del telefono a differenti portate. ad angoli molto obliqui rispetto alla linea di mira. Questa influenza le misurazioni effettuate con ciascun metodo, ma può essere ridotta significativamente utilizzando un'altra semplice applicazione di bordo, www.trimble.com 10 Testare la tolleranza alle interruzioni del raggio oggetto a circa la stessa portata dell'oggetto effettuando misurazioni DR su oggetti che si trovano desiderato, oppure misurare l'oggetto che non si nell'altro lato di una strada molto trafficata dove i desidera. Impiegare uno di questi valori per impostare veicoli in transito attraversano il raggio. una portata di misurazione, ad esempio per misurare Verificare la precisione verso punti noti e assicurarsi di confrontare tempi di misurazione tipici a diverse solamente distanze maggiori di 100 m o misurare solamente oggetti tra 120 m e 130 m. distanze: quando si misurano centinaia di punti al Se ad esempio la linea di mira in cima a un serbatoio giorno, i tempi di misurazione influenzano d'acqua sopraelevato è attraversata da alcune linee di significativamente la produttività. tensione elettrica che non si vuole misurare, prima Testare anche le applicazioni supportate che si trovano a bordo dello strumento, come quelle descritte più avanti. misurare le linee di tensione elettrica. Se queste sono lontane 45 m, impostare l'applicazione in maniera che misuri solamente distanze maggiori di 50 m, così sarà misurata solo la parte superiore del serbatoio APPLICAZIONI DR Come sono importanti le capacità di misurazione d'acqua sopraelevato. dell'EDM, così lo sono anche le funzionalità del CONTEGGIO ALLA ROVESCIA DELLA DEVIAZIONE STANDARD software per il lavoro in campagna. E' questo software Per la misurazione può essere impostata una infatti che consente ai topografi di utilizzare al meglio deviazione standard desiderata, ad esempio 0,010 m o la tecnologia DR. 0,001 m. Il software poi misura fino al raggiungimento Gli strumenti Trimble S6 supportano numerose utili applicazioni, che variano in base all'unità di controllo scelta. Alcune sono descritte più avanti. della precisione desiderata. Se questa non viene raggiunta entro un numero massimo prestabilito di misurazioni, la deviazione standard ottenuta viene presentata all'utente offrendogli la possibilità di PORTATA DI MISURAZIONE O SOGLIA scegliere se accettare o no la misurazione. A volte i topografi che hanno la necessità di impiegare DR per misurare un oggetto distante hanno però il problema della presenza di un altro oggetto così vicino alla linea di mira che potrebbe venire misurato al posto dell'oggetto desiderato. La soluzione è procedere in uno dei seguenti modi: misurare un www.trimble.com 11 MISURAZIONE ACCURATA DI SPIGOLI determinato molto accuratamente e non è Tutti i tipi di DR, TOF e Phase Shift, presentano un assolutamente influenzato dall'effetto spigolo. Questa certo errore quando si misurano spigoli e vertici, a applicazione consente le due misurazioni del muro (1 causa dell'effetto divergenza del raggio il quale e 2) e di misurare in sequenza l'angolo rispetto allo allontanandosi dalla sua fonte si sparpaglia. Quando il spigolo reale, dal quale viene determinata raggio è puntato direttamente su uno spigolo, un po' automaticamente la posizione accurata dello spigolo dell'energia di misurazione viene riflessa dalle pareti vero (4). Vedere la figura 7. prima che il raggio raggiunga lo spigolo. L'effetto di misurazione spigolo è mostrato nella figura 6, dove il fronte del raggio per DR Phase Shift va più vicino allo spigolo di quello di DR TOF. (la fonte è situata a una certa distanza). Entrambi i metodi presentano però un certo errore di portata. Figura 7: misurazione di piano verticale e angolo Un'altra applicazione disponibile in Trimble S6 è un metodo che comporta l'intersezione di quattro punti (due linee che si intersecano). MISURAZIONE DI OGGETTO CIRCOLARE Tale applicazione è illustrata nella figura 8 che in Figura 6: effetto di misurazione spigoli DR questo esempio è un palo della luce circolare del quale deve essere determinata la posizione del centro. Per via di questo errore, la maniera più accurata per misurare uno spigolo è di gran lunga combinando misurazioni di angolo e distanza. Un'applicazione è per effettuare due misurazioni DR su uno dei muri, Chiaramente esso non può essere misurato direttamente, ma ciò si può facilmente risolvere impiegando tecniche DR e il software di supporto, senza dover portare una mira in cima al palo. cosa che stabilisce un piano verticale noto. L'angolo dello spigolo effettivo da misurare può essere www.trimble.com 12 Prima si effettua una misurazione DR del centro del Trimble, ad esempio il programma Terramodel®. palo come visto dall'ubicazione dello strumento; con il Vedere la figura 9. DR300+ si può misurare da un'ubicazione lontana al massimo 800 m, mentre con il DR Standard lontana al massimo 70 m, a seconda del tipo di superficie. Da tale linea di mira si misura poi l'angolo rispetto al bordo del palo come visto dall'ubicazione dello strumento. Da tale angolo viene calcolato automaticamente il raggio del palo, dal quale viene poi determinata automaticamente la posizione del baricentro. Figura 9: visualizzazione della superficie scandita CONCLUSIONI La misurazione Riflesso Diretto (DR) offre significativi vantaggi in termini di produttività e sicurezza. Adesso è possibile misurare con facilità anche punti e aree inaccessibili. Zone rischiose, come dirupi, dighe, pareti di rocce, pareti di miniere e aree in cui transitano veicoli, possono essere misurate senza dover inviare un operatore nella zona di pericolo. Figura 8: misurazione di punto eccentrico SCANSIONE DELLA SUPERFICIE Impiegando questa tecnologia i rilevamenti delle facciate degli edifici possono essere eseguiti molto Superfici come pareti di miniere, pareti di dirupi e rapidamente e con una squadra di rilevamento accumuli di materiale di scorta possono essere costituita da un solo operatore, cosa che riduce misurate impiegando il modo di scansione, il quale considerevolmente i costi. La possibilità di eseguire effettua misurazioni automatiche ad un intervallo questo tipo di misurazione non a contatto, quando si definito dall'utente entro una finestra temporale è impegnati in rilevamenti stradali e ferroviari riduce predeterminata. Per costruire e visualizzare una tale anche l'intralcio al traffico ed aumenta la sicurezza. superficie può essere utilizzato software per ufficio www.trimble.com 13 I due approcci per la realizzazione di questa Grazie alle capacità del laser pulsato di DR300+ e alle tecnologia - i metodi TOF e Phase Shift - sono stati funzionalità di DR Standard, con la serie S6 Trimble illustrati riportando anche i vantaggi e gli svantaggi di offre ai geometri la gamma più completa, da nessun ciascuno. Sono state inoltre descritte le tipiche altro resa disponibile, di soluzioni di misurazione applicazioni che sono ad essi di supporto. della distanza senza riflettore. Comprendendo le differenza tra la tecnologia Time of Flight usata in Il metodo Time of Flight, o a laser pulsato, come utilizzato in DR300+ offre elevata precisione nel modo DR (±3 mm +3 ppm) e generalmente raggiunge una portata di sei volte superiore a quella di DR Phase DR300+ e la tecnologia Phase Shift impiegata in DR Standard, i geometri possono effettuare una scelta informata riguardo all'opzione più adatta per la loro particolare gamma di applicazioni ed esigenze. Shift, senza compromessi in termini di precisione o di tempo di misura. Il DR300+ è pertanto consigliato per APPENDICE TECNICA applicazioni per esterni dove la misurazione a riflesso Per maggiori informazioni consultare quanto segue: diretto di vasta portata, nell'intervallo di 150 m–800 m, è necessaria per ridurre al minimo le impostazioni dello strumento ed aumentare la produttività. La tecnica Phase Shift (spostamento di fase) impiegata nella tecnologia Trimble DR Standard offre la massima precisione nel modo Prisma ±(1 mm + 1 ppm) e nel modo DR- (3 mm + 2 ppm). DR Standard è • Scheda tecnica della stazione totale Trimble S6 • Scheda tecnica della stazione totale Trimble 5600 • Scheda tecnica della stazione totale Trimble 3600 • Scheda tecnica della stazione totale Trimble 3300 • Riferimento: CEI60825-1 / 2 Sicurezza degli apparecchi laser particolarmente utile per applicazioni riguardanti rilevamento sotterraneo, scavo di gallerie e monitoraggio estremamente accurato. E' anche ideale per i geometri che trascorrono la maggior parte del loro tempo eseguendo rilevamenti di interni e che quindi non necessitano la funzionalità a più lunga portata di DR300+. Queste sono le applicazioni per le quali si consiglia l'opzione DR Standard. www.trimble.com 14