Оптические дальномеры

 

Данный аппарат предназначен для измерения расстояний в пределах от 0,05 до 80 метров, имеет прорезиненный корпус со степенью защиты IP54 (проникающая пыль не нарушает работу устройства; защита от брызг, падающих в любом направлении), снабжен четырехстрочным ЖК-дисплеем и разъемом стандарта micro-USB  для зарядки аккумулятора [15].

 

2.2.4 Makita LD100P

Японский дальномер Makita LD100P – продукт компании Makita, существующей с 1915 года. Внешний вид аппарата представлен на рис. 2.4. Технические характеристики представлены в табл. 2.4.

 

Рис. 2.4 Дальномер Makita LD100P

 

Таблица 2.4

Технические характеристики дальномера Makita LD100P

Предел измерений	0,05÷100 м
Точность	± 1,5 мм
Память прибора	20 измерений
Габаритные размеры, мм	126×51×47

 

Продолжение таблицы 2.4

Вес, г	125
Сопряжение с компьютером	Нет
Единицы измерения	метры, сантиметры, миллиметры
Макс. кол-во измерений  на 1 комплект батарей	5000
Источник питания	2 батареи типа АА/1,5 В
Степень защиты оболочки	IP54
Диапазон рабочих температур	До -10°C до +50°C
Гарантийный срок	2 года
Длина волны	635 нм
Класс безопасности	2, < 1 мВт

 

Данный аппарат предназначен для измерения расстояний в пределах от 0,05 до 100 метров, имеет прорезиненный корпус со степенью защиты IP54 (проникающая пыль не нарушает работу устройства; защита от брызг, падающих в любом направлении), снабжен четырехстрочным ЖК-дисплеем [16].

 

2.3 Анализ точности

В качестве вероятностно-статических  методов для оценки погрешности используются формулы (1.5) и (1.7), как наиболее приемлемые в случае контроля точности измерений импульсных лазерных оптических дальномеров.

Поскольку на заводе-изготовителе производится настройка оборудования, его калибровка и тестовые замеры, потребителю нет необходимости повторно проверять точность измерений, выполняемых с помощью оптических дальномеров. Здесь же мы можем привести только диапазоны измерений для каждого из выбранных устройств, абсолютную погрешность и класс точности.

 

 

Таблица 2.5

Статистические характеристики изучаемых устройств

Характеристика Прибор	Диапазон измерений	Абсолютная погрешность	Класс точности
ADA Robot 80	0,05÷80 м	1,5 мм	0,002
Condtrol Mettro 100 Pro	0,1÷100 м	1 мм	0,001
Bosch GLM 80	0,05÷80 м	1,5 мм	0,002
Makita LD100P	0,05÷100 м	1,5 мм	0,002

 

 

3 Квалиметрическая оценка и анализ

3.1 Сравнение характеристик отобранного оборудования

Для квалиметрического анализа необходимо свести все показатели качества и проанализировать полученный результат. Данные по показателям качества сведены в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

Сводная таблица показателей  качества оптических дальномеров

Дальномер   Показатель Качества	ADA Robot 80	Condtrol Mettro 100 Pro	Bosch GLM 80	Makita LD100P
Предел измерений	0,05÷80 м	0,1÷100 м	0,05÷80 м	0,05÷100 м
Точность	± 1,5 мм	± 1 мм	± 1,5 мм	± 1,5 мм
Класс точности	0,002	0,001	0,002	0,002
Память прибора	20 измерений	50 Измерений	20 измерений	20 измерений
Габаритные размеры, мм	116х60х30	120х65х35	111х51х30	126×51×47
Вес, г	160	160	140	125
Сопряжение с компьютером	Нет	Нет	нет	нет
Единицы измерения	метры, футы, дюймы	метры, футы, Дюймы	метры, сантиметры, миллиметры	метры, сантиметры, миллиметры
Макс. Кол-во измерений на 1 комплект батарей	5000	3000	25000	5000

 

 

 

Продолжение таблицы 3.1

Источник питания	4 батареи типа ААА/1.5 В	3 батареи типа ААА/1.5 В	аккумулятор Li-Ion 1250 мА*ч/3,7 В	2 батареи типа АА/1,5 В
Степень защиты оболочки	IP54	IP54	IP54	IP54
Диапазон рабочих температур	до 0°C до +40°C	до -20°C до +50°C	до -10°C до +50°C	до -10°C до +50°C
Гарантийный срок	1 год	3 года	3 года	2 года
Длина волны	635 нм	650 нм	635 нм	635 нм
Класс безопасности, мощность излучения	2, < 1 мВт	2, < 1 мВт	2, < 1 мВт	2, < 1 мВт
Цена, руб.	4 990	6 200	6 341	8 950

 

3.2 Квалиметрическая оценка оборудования

Для квалиметрической оценки качества оборудования применим лабораторный способ оценки – оценка по шкале измерения эффективности лазерных дальномеров. На основе имеющихся показателей качества проведем ранжирование (бальную оценку) некоторых из них и оценим по ряду критериев: критерий Лапласа, критерий Вальда, критерий Сэвиджа, и критерий Гурвица.

Таблица 3.2

Бальная оценка дальномеров

Дальномер   Показатель качества	ADA Robot 80	Condtrol Mettro 100 Pro	Bosch GLM 80	Makita LD100P
Предел измерений	7	10	7	9

 

Продолжение таблицы 3.2

Точность измерений	9	10	9	9
Память прибора	7	10	7	7
Источник питания	6	4	10	6
Макс. Кол-во измерений  на 1 комплект батарей	4	3	10	4
Диапазон рабочих температур	7	10	9	9
Гарантийный срок	8	10	10	6
Длина волны	10	8	10	8
Цена	10	9	8	7

 

По данным таблицы  построим матрицу для дальнейшего  анализа (3.1).

. (3.1)

Применим критерий Лапласа (3.2):

, (3.2)

для оценки оборудования принимающий значение (3.3):

, (3.3)

что для нашего набора соответствует прибору в третьей  строке матрицы.

Применим критерий Вальда (3.4):

, (3.4)

принимающий в нашем случае значение (3.5):

, (3.5)

что опять же соответствует третьей строке матрицы.

Применим критерий Сэвиджа, для чего предварительно построим матрицу  разностей (3.7) по формуле (3.6):

, (3.6)

. (3.7)

Применим критерий Сэвиджа  согласно формуле (3.8):

, (3.8)

. (3.9)

Как мы видим, по критерию Сэвиджа наилучшим также признается третий прибор.

Применим критерий Гурвица для вынесения окончательного решения относительно наилучшего дальномера (3.11) по формуле (3.10):

, (3.10)

. (3.11)

На основе результатов, полученных в (3.11), построим график (рис 3.1).

 

Рис. 3.1 Оптимистично-пессимистичный анализ

 

Как видно на рис. 3.1, прибор №3 является наилучшим, поскольку имеет наименьший разброс значений и расположенную выше точку пессимистического ожидания.

Исходя из полученных данных, по ряду показателей надежности наиболее удобным и качественным оптическим дальномером можно признать дальномер Bosch GLM 80, выпускаемый немецкой компанией Bosch.

 

4 Техника безопасности и экологические аспекты применения оптических дальномеров

4.1 Нормативные документы по технике безопасности при работе с лазерным оборудованием

Практическое применение оборудования с использованием лазерного  излучения сопряжено с определенным риском. так, при попадании лазерного излучения в глаз человека, возможны различные повреждения глазного аппарата человека вплоть до термических ожогов.

При попадании на кожу возможны лучевые ожоги I, II, реже – III и IV степени. Подробнее медицинские аспекты  эксплуатации лазерного оборудования и меры первой медицинской помощи будут рассмотрены в пункте 4.3.

Здесь же стоит упомянуть ряд  нормативных документов, регулирующих классификацию, правила эксплуатацию и прочие вопросы, связанные с  лазерным оборудованием. Основными нормативными документами являются:

• ГОСТ 12.1.040-83 ССБТ. Лазерная безопасность. Общие положения – устанавливает классификацию опасных и вредных производственных факторов при эксплуатации лазеров, требования и нормы по видам производственных факторов ,методы контроля, требования к построению и изложению стандартов по лазерной безопасности, общие требования к средствам коллективной защиты от опасных и вредных производственных факторов [17];
• ГОСТ 12.1.031-81 ССБТ. Методы дозиметрического контроля лазерного излучения – настоящий стандарт устанавливает методы измерений параметров лазерного излучения в диапазоне длин волн от 0,2 до 20 мкм с целью определения степени опасности излучения для организма человека [18];
• ГОСТ 12.3.002-75 ССБТ. Процессы производственные. Общие требования безопасности – стандарт устанавливает общие требования безопасности к производственным процессам [19];
• ГОСТ 12.4.011-89 ССБТ. Средства защиты работающих. Общие требования и классификация – стандарт распространяется на средства, применяемые для предотвращения или уменьшения воздействия на работающих опасных и вредных производственных факторов, устанавливает классификацию и общие требования к средствам защиты [20];
• ГОСТ 12.4.123-83 ССБТ Средства коллективной защиты от инфракрасных излучений – стандарт распространяется на средства коллективной защиты от инфракрасных в спектральном диапазоне от 0,75 до 25 мкм [21];
• ГОСТ 50723-94. Лазерная безопасность. Общие требования безопасности при разработке и эксплуатации лазерных изделий – устанавливает комплект требований по безопасности к лазерным изделиям на стадии проектирования, изготовления, эксплуатации и при сертификации [22];
• СанПиН 5804. Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров – устанавливает классы лазерной безопасности и санитарные нормы по их эксплуатации [23];
• МЭК 825-1-93. Безопасность лазерных изделий – устанавливает комплект требований по безопасности к лазерным изделиям на стадии проектирования, изготовления, эксплуатации и при сертификации [24];
• ГОСТ Р МЭК 60825-1-2009. Безопасность лазерной аппаратуры. – данный стандарт аутентичен стандарту МЭК 60825-1-2007 и применяется для обеспечения безопасности лазерной аппаратуры, испускающей лазерное излучение в диапазоне длин волн от 180 нм до 1мм [25].

 

4.2 Практические вопросы техники безопасности

При эксплуатации оптических дальномеров, основанных на лазерном излучении, существует ряд опасные и вредные производственные факторы, которые рассмотрены в таблице [17], [18], [20], [21], [22], [23], [24], [25].