Визирование через стеклопакет

Возникла такая необходимость. Стекло дает преломление, некую дельта d, перпендикулярную оси визирования. Чем ближе прибор к стеклу и чем дальше пикет он него, тем бОльшую угловую ошибку дает преломление. Сталкивался ли кто-то с такой проблемой и какие существуют решения по учету угловой ошибки?

 

Приходилось тахеометром брать точку на отражатель через стекло-пикет сохранился в память, но при обработке в Credo отлетел по углу (и расстоянию вроде тоже), пришлось его просто исключить из съемки

 

Насколько мне известно никаких. Тем более через стеклопакет, где фигурируют как минимум 2 стекла...

Взято здесь.

Итого получится, 4 смены направления луча...

 

Теоретически конечно можно расчитать, но на практике проще снять этот стеклопакет и потом обратно поставить. Я тоже наблюдал через стеклопакет - ошибка большая.

 

Где то у меня фото было показательное.
Стоит машина, за ней стоит вешка с отражателем. Вешка поднята выше крыши машины. Но среднюю часть видно через стекло машины. Сетка нитей наведена на центр отражателя, а видимая через стёкла авто часть вешки даже рядом не находится с сеткой нитей.
Найду - выложу.

 

Если иметь дело с идеально плоским стеклом, обе поверхности которого параллельны, то луч, перпендикулярный этому стеклу, не будет преломляться, и измерение направления будет безошибочным. Во всех других случаях луч, проходя через стекло, будет иметь параллельное смещение, следовательно, будут ошибки в измерениях направлений. А поскольку мы имеем дело с оконным (не идеальным) стеклом, то ошибки будут практически всегда.
Кроме того оконное стекло (стеклопакет) разделяет две оптические среды. Воздух в помещении и воздух на улице имеют различную температуру и влажность, то есть различную оптическую плотность (показатель преломления). И луч, переходя из одной оптической среды в другую, будет преломляться на некоторый угол, что внесет дополнительные ошибки в измерения направлений.
Измерение расстояния через стекло так же будет с ошибкой. У стекла относительный показатель преломления примерно в 1.5 – 1.6 раза больше чем у воздуха. Для дальномера слой стекла 4 мм равняется 6 мм воздуха, то есть ошибка в расстоянии будет +2 мм (при 12 мм стекла, ошибка +6 мм…).

 

А вот интересно как же в мониторинге эти ошибки учитываются. Видел несколько фотографий на которых Роботизированные тахеометры упрятаны под стёкла или стеклянные колпаки. Может требования к точности измерений были не очень высокие.

 

ЮС не стоит так же забывать что часть луча на границе двух сред отражается. В частности когда луч находится в стекле, отражаясь он также смещается и отразившись от другой границы уже будет иметь 2-е(двойное) смещение.

И приведенные выше данные могут быть гораздо больше. Тем более еще зависит от угла падения. Так же пучек лазерного луча имеет свойство рассеиваться, чем дальше от стекла тем меньше шансов что луч вернется обратно. Чем ближе к стеклу тем больше шансов что ошибка будет больше.("интенсивность" луча больше)

И не стоит забывать что в стеклопакете у нас стоит как min 2 стекла.

 

А я, кстати, дважды счастлив оказывался, снимая через стеклопакет. Оба раза визировал в плане почти перпендикулярно стеклу, а к горизонту угол был, скажем, 6 м высоты на 15 м длины. Плюс обе станции лежали на линии, практически параллельной оси координат, и наблюдаемые пикеты ПВО находились примерно на такой же линии. Т.е. станции и пункты ПВО образовывали примерно прямоугольник. Может быть, это сыграло определенную роль. СКО станций не превышала 5 мм. В третьем случае в плане угол был ко стеклу значительный, может, градусов 45, и к горизонту градусов 30, к оси координат градусов 45. Этот пикет не уравнивался впоследствии.

 

"Расчеты, значение которых кажется всем несущественным, всегда бывают источником наибольших ошибок" (Законы Морфи)
Возможно, ребята просто не задумывались над этой проблемой. Мониторить можно и через стекло, при условии, что это будет одно и то же стекло, находиться оно будет строго в одном и том же месте, и много других ЕСЛИ... Считаю, что это не серьезный подход к делу.

Поясните свою мысль, пожалуйста, чтобы всем было понятно. Действительно, основной поток света проходит через стекло, но небольшая часть отражается как от наружной, так и от внутренних поверхностей (раздела оптической среды).

Под "слоем стекла 4 мм" я подразумевал не толщину стекла, а именно слой оптической среды воздух/стекло. Дальномеры расчитаны для измерений в воздушной среде, а прослойка стекла вызывает ошибки измерения расстояния.

Поясните, почему. Если вы имеете ввиду безотражательный дальномер, то им через стекло можно вообще неизвестно что намерить.

На картинке схема преломления луча света в среде воздух/стекло.

 

Вообще-то отражение зависит от угла падения, чем больше угол падения тем больше "света" отразится. при угле падения 42гр и более на границе сред стекло->воздух, луч будет полностью отражен, и уже не сможет выйти из стекла если угол падения не изменится.

Безотражательный режим я вообще не рассматривал. Сразу прошу меня извинить за такой корявый рисунок, (ну нет на работе нормальной рисовалки ) Дело в том, что если расстояние большое до стекла, то на границе двух сред луч будет иметь больше диаметр чем в начале пути. Еще часть пучка света рассеится, далее на границе двух сред чем больше диаметр пучка тем меньше будет интенсивность данного луча (преломление/отражение). В результате чего луч может не вернуться назад. Теперь рассмотрит вариант если прибор стоит рядом со стеклом. Интенсивность пучка будет больше на границе, в результате шансы что луч вернется назад больше, но так же увеличивается ошибка за счет того что луч может несколько раз отражаться в среде стекла сместившись на несколько мм или даже см.

Spoiler

Не буду впадаться в углубленные подробности устройства светодальномера, но насколько я помню из лекций, то принцип работы таков. В определенный момент времени дальномер выпускает сигнал(пучек света) и по возвращению назад сравнивает время и высчитывает расстояние. Вроде так

А теперь представить что один сигнал раздвоился или еще больше. И время возвращения его разное. Или вернулся только сигнал со смещением, вариантов куча.

 

Насчет 42° (или около того, все зависит от показателя преломления стекла) могу с Вами согласиться только в том случае, если луч выходит из стекла в воздух. Это критический угол падения в стекле, при котором угол преломления в воздухе будет 90°, то есть луч выйдет, и пойдет вдоль поверхности стекла. При большем угле падения наступает полное внутреннее отражение, и свет не сможет выйти из стекла.
Но угол падения луча из воздушной среды в стекло может приближаться к 90°. Луч будет попадать в стекло и выходить из него (угол не достигнет критической величины), но при этом будут потери света из-за большого отражения от поверхности стекла.

Ваш рисунок, в принципе, верен и его можно развивать и продолжать до бесконечности. При каждом пересечении границы, воздух/стекло и стекло/воздух, часть света будет проникать, а часть отражаться. Будет происходить рассеивание пучка света. Какая-то часть многократно отраженного света может попасть в отражатель и вернуться в дальномер и несколько увеличить ошибку измерения. Но так как уровень многократно отраженного сигнала значительно слабее, чем основного пучка, то и увеличение ошибки будет на порядок меньше, чем ошибка измерения через стекло основным лучом.

При измерении через стекло безотражательным дальномером часть отражения получаем от самого стекла (особенно пыльного и грязного), часть от предмета за стеклом, до которого измеряем, а часть от постороннего предмета в стороне, куда попал лазерный зайчик, отраженный от стекла. Что при этом выдаст дальномер???

 

Вопрос на засыпку: если луч света падает абсолютно ортогонально плостости стекла, как он изменит свою траекторию?

 

Луч, при угле падения = 0° к идеально плоскому стеклу, не будет иметь преломления, и это не не внесет ошибку в измерение направления. Но в измерении расстояния ошибка будет присутствовать. При этом можно получить частичное отражение от стекла, пусть и слабое, что дополнительно исказит измеряемое расстояние.

Пример с частичным отражением, когда мы сквозь стекло рассматриваем товары на витрине и при этом одновременно видим свое отражение в стекле.

 

Про частичное отражение - отдельное спасибо за инфу. Сегодня, кстати, убедился в её истинности - прибор в безотражательном режиме измерял строго до стеклопакета. А, может, стекло было грязное :) ? Кажется, оно вдобавок слегка затопитовано. Мораль вопроса: чем ближе плановая проекция луча визитования к нормальному положению относительно стекла, тем меньше ошибка в направлении.

 

Интересная тема!

Сам сталкивался с визированием, через стекло, но в подробные расчеты не вдавался. Просто представил в голове примерную картину происходящего (все то что тут красиво описано в цифрах и картинках), понял что может привести к ошибке. Поэтому принял решение визировать только не очень важные измерения, не влияющие на общую работу.

Кстати, не забывайте, что в современные стеклопакеты могут закачивать инертные газы (аргон, криптон, ксенон) для повышения сопротивления теплопередачи. Коэффицент преломления будет несколько иным, в отличии от воздух/стекло. А еще кажется создают вакуум.