Niwelator laserowy na placu budowy

Światło w „budowlance”

Jeszcze kilka lat laserowe instrumenty pomiarowe na budowach były egzotykami. A niwelatory obrotowe pojawiały się tam równie rzadko, co zaćmienie Księżyca. Działo się tak głównie za sprawą ich dość wysokiej ceny, braku na rynku fachowców, którzy umieliby przekazać wiedzę na temat korzyści wynikających ze stosowania niwelatorów obrotowych, a także niewielkiego rynku potencjalnych odbiorców. Jednak wystarczyło 3-5 lat, by sytuacja zmieniła się diametralnie.

Urządzenia „świetlne” są wręcz pożądane przy realizacji inwestycji budowlanych. Lasery obrotowe stosuje się zarówno podczas stawiania wieżowców, jak i przy wykonywaniu wykopu pod rury kanalizacyjne. Użytkownicy nauczyli się doceniać ich ponadprzeciętną uniwersalność, wysoką precyzję i bezbłędność wykonywania pomiarów. Chętnie podejmują ryzyko inwestycji w zaawansowany technologicznie sprzęt pomiarowy. Szybko też przekonują się, że przyspieszenie realizacji prac i oszczędności na materiale czy robociźnie przekładają się na konkretne zyski.

Sprzęt laserowy oferują teraz nie tylko firmy, które od zawsze specjalizowały się w produkcji sprzętu pomiarowego dla budownictwa i geodezji (np. Leica, Topcon, Sokkia, Spectra Precision), ale także przedsiębiorstwa z korzeniami elektronarzędziowymi (np. Bosch, Hilti, Stanley). Konkurencja jest ostra, bo każdy chce wykroić jak największy kawałek tego budowlanego tortu.

Jak działa obrotowy laser?

Obrotowy niwelator laserowy, jak sama nazwa wskazuje, wyznacza płaszczyznę poziomą, pionową lub pochyloną w wyniku szybkiego obrotu wirującej głowicy, która emituje punktowe światło laserowe. Jeśli instrument korzysta z widocznego dla ludzkiego oka światła czerwonego (fala 635 nm) lub zielonego (532 nm), to do wyznaczania wysokości obiektów, poziomów odniesienia lub przenoszenia punktów np. z podłogi na sufit wystarczy sam niwelator.

Szybko obracająca się głowica tworzy wtedy na obiekcie (np. ścianie) linię poziomą, pionową lub skośną. Do wyznaczania wysokości można ewentualnie użyć laserowej lub tradycyjnej łaty niwelacyjnej. Niemniej jednak „wizualny” sposób pracy jest mało dokładny.

Trzeba także zaznaczyć, że sprawdzi się on tylko w zamkniętych pomieszczeniach, gdzie nie dociera zbyt dużo światła słonecznego. Wtedy wiązka laserowa jest dobrze widoczna w odległości 40-60 m od stanowiska instrumentu. Niebagatelne znaczenie ma tutaj kolor lasera. Dość niedawno weszły do sprzedaży instrumenty z zielonym laserem, który w miejscach nasłonecznionych jest lepiej widoczny od światła czerwonego.

Najbardziej efektywnie i najdokładniej niwelator laserowy działa ze specjalnym detektorem wiązki lasera. Zamocowany jest on na specjalnej łacie laserowej, odbiera sygnał laserowy i za pomocą diod lub sygnałów dźwiękowych informuje operatora o poprawnym wyznaczeniu wysokości.

Zestaw ten jest najwydajniejszy i gwarantuje maksymalne wykorzystanie zasięgu widzialnego lasera (do 600 m). Tylko w takiej konfiguracji – z czujnikiem laserowym – działają modele niwelatorów, które emitują światło niewidzialne dla ludzkiego oka (podczerwień 780 nm). Charakteryzują się one znacznie większym zasięgiem pracy (nawet do 1100 m).

Jak wielofunkcyjny robot kuchenny

Obrotowy niwelator laserowy, to wbrew panującym przekonaniom, bardzo wszechstronne urządzenie pomiarowe. Potrafi wyznaczać nie tylko linie poziome, ale również płaszczyzny pochylone. W zależności od klasy instrumentu i modelu pochylenie można realizować w jednej lub w dwóch płaszczyznach (od -10% do +40%). Dzięki temu niwelatorem bez problemu i bez zbędnych obliczeń dokładnie wyznaczymy np. spadek dużego parkingu. Jeśli urządzenie obrócimy o 90˚, to będzie ono generować linię pionową, która może się przydać np. podczas poprawnego montażu okien.

Niwelatorem laserowym najczęściej posługujemy się w trybie obrotowym. Wtedy głowica instrumentu obraca się o 360˚ i tworzy na obiekcie widoczną linię lub generuje niewidoczną płaszczyznę odniesienia. Prędkość obrotu można regulować ręcznie (w niektórych modelach do 1200 obr./min). Dobiera się ją do rodzaju realizowanego zadania i odległości od stanowiska pomiarowego. Im prędkość jest większa, tym laser padający na obiekt tworzy bardziej ciągłą linię. Nie warto jednak z prędkością przesadzać, bo większa częstotliwość obrotu oznacza większy pobór prądu.

Niektóre modele niwelatorów dysponują tzw. funkcją skanowania. Umożliwia ona ograniczenie obrotu głowicy do określonego zakresu kątowego. Większość niwelatorów posiada ściśle określone wartości kątowe (np. 15, 30, 45, 60 i 90°).

Bardzo ciekawe rozwiązanie proponuje w tym zakresie japoński Topcon. Zakres kątowy skanowania regulowany jest zdalnie za pomocą specjalnej płytki refleksyjnej, którą „wstawia się” w wiązkę laserową i przesuwana w lewo lub w prawo. Funkcję tę stosuje się do zmniejszenia zużycia energii przez instrument, gdy pracujemy np. na małym wycinku ściany i nie potrzebujemy pełnego obrotu głowicy niwelatora.

Na rynku niwelatorów laserowych obrotowych znajdziemy również modele, które działają w trybie punktowym. Głowica wtedy się nie obraca tylko emituje plamkę lasera. Niektóre niwelatory potrafią generować wiązkę świecącą do góry i do dołu. Generalnie tę funkcjonalność niwelatora wykorzystuje się do wyznaczania punktów leżących na tej samej wysokości lub „przenoszenia” w pionie punktów z podłogi na sufit (lub odwrotnie). Uzupełnieniem tych możliwości może być tzw. tryb liniowy, w którym głowica bez obracania się emituje światło (w zakresie kilkudziesięciu stopni), które zrzutowane na ścianę daje efekt linii ciągłej.

Pełna kontrola pracy

Laserowe niwelatory obrotowe są trochę jak kompaktowe, cyfrowe aparaty fotograficzne – bez wielkich umiejętności technicznych i talentów artystycznych prawie każdy może uwieczniać najpiękniejsze wspomnienia z wakacji. Tutaj prawie każdy bez specjalnie fachowej wiedzy może korzystać z niwelatora. Żeby zdjęcie wyszło, w aparacie jest tzw. program Auto, który sam dobiera wartość przysłony i czasu naświetlania.

W niwelatorze funkcję „strażnika” poprawności pomiarów pełni kompensator. To dzięki niemu nie trzeba precyzyjnie poziomować niwelatora ustawionego na statywie. Promień lasera jest automatycznie doprowadzany do poziomu. Najistotniejszym parametrem kompensatora jest zakres działania (do 11˚). Wskazuje on, jak bardzo możemy pomylić się przy zgrubnym poziomowaniu instrumentu na statywie. Dzięki kompensatorowi możliwa jest także ciągła praca w terenie, gdzie instrument ulega krótkotrwałym odchyleniom od pionu. Kompensator można w większości przypadków zablokować, tak by pracować niwelatorem w pozycji przechylonej.

Kompensator w większości przypadków jest sprzężony z systemem sygnalizacji niespoziomowania. Jeśli instrument zostanie przypadkowo potrącony, przechyli się w wyniku osiadania podłoża poza zakres pracy kompensatora, to instrument natychmiast się zatrzyma. Jest to znak dla operatora, że urządzenie nie działa poprawnie. Sygnalizacja niespoziomowania to bardzo ważny element niwelatora laserowego, ponieważ podczas pracy jednoosobowej nie można na bieżąco kontrolować poprawności ustawienia sprzętu. A jest to jedyny element, który dba o bezbłędność naszych poczynań.

Prostota budowy i łatwość obsługi

Skomplikowanie konstrukcji niwelatora, jeśli można tutaj mówić o jakimkolwiek skomplikowaniu, zależy ściśle od funkcjonalności danego modelu. Podstawowe urządzenia posiadają kilka przycisków (3-4) do uruchamiania instrumentu, ustawiania prędkości obrotowej głowicy, blokowania kompensatora czy przełączania trybu pracy. „Wyższe” modele często posiadają ekranik wielkości pudełka zapałek, gdzie wyświetlane są podstawowe informacje o ustawieniu sprzętu. Rynek oferuje także egzemplarze, które są obsługiwane zdalnie za pomocą pilota (radiowego lub na podczerwień). Można za jego pomocą zmienić większość parametrów pracy bez konieczności wychodzenia np. ze studzienki kanalizacyjnej lub podchodzenia do stanowiska z dużej odległości. Często pilot jest zintegrowany z czujnikiem laserowym. Niemniej jednak dystans pilot-laser nie może być większy jak 100-200 m.

Posługiwanie się niwelatorem laserowym jest bardzo łatwe. Nie będziemy pisać, jak wyznaczyć linię odniesienia na ścianie, bo to oczywiste. Skupmy się więc na pomiarze z wykorzystaniem czujnika laserowego. Trzeba go więc w pierwszej kolejności zamontować na łacie, a laser przymocować do statywu bądź na innego rodzaju podstawce (są w ofercie producentów np. uchwyty ścienne). Przechodzimy z łatą na punkt odniesienia (czyli w miejsce, którego wysokość znamy lub wiemy, że taką wysokość będziemy wyznaczać na placu budowy). Na punkcie podnosimy lub opuszczamy detektor na łacie, aby uzyskać poprawny odczytu na czujniku. Przechodzimy na kolejne punkty, których wysokość chcemy określić i zmieniamy położenie całej łaty (z czujnikiem) i w momencie poprawnego odczytu na detektorze oznaczamy wysokość (np. palikiem, szpilką lub znakiem na ścianie bądź obiekcie).

Garść zalet i korzyści ze stosowania laserów obrotowych

• Jednoosobowa obsługa – pomiary niwelacyjne laserami obrotowymi wykonuje się jednoosobowo, dodatkowo ze „światła” emitowanego przez jeden niwelator może korzystać wielu użytkowników z czujnikami na łatach.
• Wysoka precyzja wyznaczania wysokości – dochodzi nawet do 0,1 mm na 10, co zdecydowanie przewyższa dokładność pomiaru niwelatorem optycznym.
• Automatyzacja prac i bezbłędność – brak konieczności wykonywania odczytów z łaty i ograniczenie do minimum udziału człowieka w pomiarach niwelacyjnych wpływa na zwiększenie wiarygodności wyników.
• Duże pole działania – z jednego stanowiska operator może wykonywać pomiary wysokości w okręgu o promieniu nawet 550 m, czyli na obszarze aż 95 ha!
• Wszechstronność i uniwersalność – dzięki możliwość wyznaczania płaszczyzn poziomych, pionowych, pochylonych czy skośnych niwelator może być stosowany w przeróżnych zadaniach i wykorzystywany przez specjalistów z różnych branż (od monterów po operatorów dużych maszyn budowlanych). Zastępuje z powodzeniem niwelator optyczny i laser montażowy.
• Zastosowanie w systemach sterowania maszynami – niwelatory laserowe są instrumentami wykorzystywanymi w systemach wspomagających pracę maszyn budowlanych. Stosuje się je w najprostszych zestawach 1D (gdzie wyznaczana jest jedynie wysokość) lub w bardziej rozbudowanych 2D (określa się wysokość i spadek). Systemy takie montowane są na koparkach, spycharkach, równiarkach czy rozściełaczach i potrafią nawet kilkukrotnie podnieść wydajność pracy maszyn.
• Niezawodność w terenie – niwelatory są z reguły urządzeniami wodo- i pyłoszczelnymi, spełniającymi wysokie normy IP, więc można ich używać w najcięższych warunkach polowych. Z kolei jedno naładowanie akumulatora pozwala niwelatorowi pracować bez przerw nawet kilkadziesiąt godzin.

Marek Pudło

Artykuł został przygotowany przez firmę mierzymy.pl specjalizującą się w sprzedaży nowoczesnych instrumentów pomiarowych dla geodezji i szeroko pojętego budownictwa.

Artykuł sponsorowany