2.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống quét laser mặt đất
2.1.4. Các phương pháp đo góc bằng hệ thống quét laser mặt đất
Q trình tự động hóa đo góc có thể chia ra thành các phương pháp cơ bản sau [57]:
- Phương pháp mã hóa đĩa code với bảng dấu thang số; - Phương pháp sử dụng các đĩa xung;
- Phương pháp cảm ứng điện (tần số, biên độ, xung, điện trở); - Phương pháp đo thời gian;
- Phương pháp hỗn hợp xung và thời gian; - Phương pháp sử dụng hỗn hợp bảng; - Phương pháp sử dụng bảng code mã vạch; - Phương pháp phân cực;
- Phương pháp giao thoa.
Tổ hợp các đại lượng đo góc, các phương pháp đo góc bằng máy điện tử theo
45
ngun lý tính theo hướng hoặc theo góc được chia làm hai nhóm chính [57]:
- Những phương pháp đo tuyệt đối trong đó hướng vị trí đo được tính từ bàn chia độ, góc đo nhận được là hiệu giữa hai lần đọc hướng đo;
- Những phương pháp đo tương đối, bao gồm góc đo được nhờ kết quả tích lũy tổng các xung giữa cạnh khởi đo và cạnh cuối của góc;
Trong các khối đo góc thì laser mặt đất đã ứng dụng phương pháp mã hóa, đĩa code.
Phương pháp đĩa mã hóa với đánh dấu của thang số: Trong phương pháp này
bàn chia độ tính đại lượng đo góc được hiện bằng đĩa mã hóa, trên đĩa mã hóa tạo ra hệ thống các đường mã hóa với các thành phần riêng biệt dạng (có, khơng). Việc sắp xếp các thành phần đó vào dạng mã hóa tạo nên giá trị góc đo nhất định, mỗi một đường mã hóa là hạng giá trị góc đo. Số lượng đường và sự liên tục sắp xếp các thành phần trên các đường mã hóa phụ thuộc vào sự lựa chọn mã hóa và độ chính xác đo giá trị góc. Việc đọc mã hóa tiến hành bằng phương pháp quang học. Phương pháp đo góc này được quy về phương pháp đo tuyệt đối [57].
Phương pháp sử dụng các đĩa xung: Bản chất của phương pháp đo góc bằng
xung là đại lượng góc đo được xác định bằng số lượng xung thể hiện bằng các thành phần (có, khơng) trên cung của góc tạo bởi hai cạnh. Phương pháp này dựa trên cơ sở vạch raster thuộc hệ thống vạch chia radial vành ngoài của bàn chia độ. Phương pháp đo góc này được quy về phương pháp đo tương đối [57].
Những phương pháp cảm ứng điện: Những phương pháp này dựa trên nguyên lý
tương đồng sử dụng bộ tạo tần số xoay chiều. Trong hệ thống dựa trên sự cảm ứng điện đo góc trong đó cấu tạo như dạng máy phát điện. Máy phát có thể đo ở dạng biên độ bởi nguồn phát cho ra pha điện thế không thay đổi và đo biên độ điện áp từ máy phát tỷ lệ với góc quay của rotor cũng như bằng các pha khi biên độ điện áp máy phát ổn định mà pha thay đổi sẽ phụ thuốc vào góc quay của rotor. Máy phát pha ln chính xác hơn bởi khi biến đổi pha thành số ln tồn tại chính xác [57].
Phương pháp đo thời gian: Bản chất của phương pháp này xác định góc là
trong q trình đo thời gian quay của tiêu đo mà thực hiện vai trò cấu tạo của bộ đọc số. Sự phức tạp của phương pháp thực hiện đo thời gian đó là cần thiết tạo ra thiết bị
cho phép quay tiêu đo với tốc độ ổn định đáp ứng độ chính xác đo của từng cấp hạng. Giá trị đo góc được xác định theo công thức [57]:
α = 2πr
Ở đây: τ – thời gian quay của tiêu đo;
n – số vòng quay của tiêu đo trong một phút; r – bán kính quay của tiêu đo.
Phương pháp đo góc này biến thể của phương pháp đo tương đối.
Phương pháp hỗn hợp xung và thời gian: Trong một số tài liệu gọi là phương
pháp đo động. Với phương pháp này trong hệ thống đo góc có nguồn phát và máy thu bức xạ xác định các hướng đo gốc và được liên kết chặt chẽ với bộ ngắm cho ra hướng quay của bàn chia độ. Khi quay bàn chia độ trên máy đo góc và che bằng rãnh chia vạch xuất hiện dòng ảnh sẽ biến đổi thành các xung. Hai dòng ảnh tạo hai xung sẽ xê dịch theo pha phụ thuộc vào số lượng xung n và τ. Hiệu của pha này xác định nhờ số đọc xung giữa các tiêu đo được gắn với bộ phận bộ ngắm và bàn chia độ. Bằng cách này sẽ nhận được số đọc giá trị đo góc thơ, phần đọc chính xác giá trị đo góc được xác định theo thời gian quay của tiêu đo giữa các xung của hai tín hiệu. Phương pháp này được quy về phương pháp đo góc tuyệt đối [57].
Phương pháp sử dụng hỗn hợp bảng: Phương pháp đo góc này là sự biến đổi
mã hóa, trong đó khử những khiếm khuyết như: độ phức tạp chế tạo bàn chia độ với nhiều đường mã hóa và thiết kế rất phức tạp bộ đếm. Ở phương pháp này sử dụng bàn chia độ với một đường mã hóa code, việc đếm thông tin tiến hành nhờ một số bộ cảm biến. Vị trí và số lượng bộ đếm cảm biến thỏa mãn cho mỗi góc quay của bàn chia độ tương ứng trạng thái phối hợp đếm các nguyên tố, đó là phương pháp phối hợp bảng [57].
Phương pháp sử dụng bảng code mã vạch: Phương pháp này khác phương
pháp mã hóa bằng số lượng các bảng là thơng tin về kết quả đo góc được thể hiện dạng mã vạch.
Phương pháp phân cực: Bản chất của phương pháp phân cực dựa vào sự phụ
thuộc góc quay mặt phẳng phân cực ở chùm qt laser biết trước từ chính góc quay
47
của chùm laser. Những thành phần chính của của đo góc phân cực là nguồn laser với thước chuẩn trực (Collimator), thấu kính trụ, gương phản xạ truyển và nhận tín hiệu,
vi động cơ điện, ống kính vật, bộ phân cực và phân tích, màng chụp, bộ nhận ảnh, bộ
vi tính tốn biến đổi chữ và số và gương phản xạ.
Phương pháp giao thoa: Trong phương pháp đo góc này sử dụng hiện tượng
sóng ánh sáng giao thoa. Trong khối đo góc trạm quét laser mặt đất sử dụng bảng mã hóa vạch, các bàn chia độ mã hóa với các mặt phủ code số, các bàn (đĩa) xung, các bảng phối hợp, các bảng code mã vạch, tất cả các bộ phận nêu trên đảm bảo cho tốc độ cao đếm và đo góc chính xác (sai số đo góc đạt vài giây) và hiện thực hóa thiết kế đơn giản.