TOTAL STATION
เข้าใจการวัดระยะด้วยเป้าปริซึมและแบบไร้ปริซึม

กล้อง Total Station คือเครื่องมือสำรวจที่ปฏิวัติวงการวิศวกรรม การก่อสร้าง และงานรังวัดแผนที่ ด้วยความสามารถในการวัดมุมและระยะทางได้อย่างแม่นยำและรวดเร็ว หัวใจสำคัญของการทำงานคือเทคโนโลยีการวัดระยะทางด้วยคลื่นแสง (EDM - Electronic Distance Measurement) ซึ่งสามารถทำงานได้ 2 โหมดหลัก คือ การวัดโดยใช้เป้าปริซึม (Prism Mode) และ การวัดแบบไร้ปริซึม (Reflectorless/Non-Prism Mode) บทความนี้จะพาไปทำความเข้าใจถึงหลักการทำงาน ข้อดี-ข้อเสีย และความเหมาะสมในการใช้งานของทั้งสองวิธี

Total Station คืออะไร?

Total Station เป็นอุปกรณ์สำรวจเชิงแสงที่รวมเอาความสามารถของกล้องวัดมุมอิเล็กทรอนิกส์ (Theodolite) และเครื่องวัดระยะทางอิเล็กทรอนิกส์ (EDM) เข้าไว้ด้วยกัน พร้อมด้วยหน่วยประมวลผลข้อมูล (Microprocessor) ทำให้สามารถวัดค่าพิกัด 3 มิติ (X, Y, Z) ของจุดต่างๆ ได้อย่างรวดเร็วและบันทึกข้อมูลได้ในตัว

หลักการทำงานของการวัดระยะด้วย EDM

หลักการพื้นฐานของ EDM คือการส่งคลื่นแสง (อินฟราเรดหรือเลเซอร์) ออกจากตัวกล้องไปยังเป้าหมาย เมื่อคลื่นแสงกระทบเป้าหมายและสะท้อนกลับมายังตัวรับสัญญาณที่กล้อง เครื่องจะคำนวณระยะทางโดยการวัดความต่างเฟสของคลื่นที่ส่งออกไปและที่สะท้อนกลับมา ซึ่งให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำสูงมาก

1. การวัดระยะด้วยเป้าปริซึม (Prism Mode)

นี่คือโหมดการทำงานมาตรฐานและดั้งเดิมของ Total Station ซึ่งอาศัยอุปกรณ์เสริมที่เรียกว่า "เป้าปริซึม" (Prism Target) ซึ่งติดตั้งอยู่บนโพล (Pole) โดยมีผู้ช่วยงาน (Rod man) เป็นคนถือไปยังจุดที่ต้องการวัด

หลักการทำงาน:

ตัวกล้องจะส่งคลื่นแสงอินฟราเรด (ซึ่งมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า) ไปยังเป้าปริซึม คุณสมบัติพิเศษของปริซึม (Corner Cube Reflector) คือสามารถสะท้อนคลื่นแสงกลับมายังแหล่งกำเนิดได้แบบตรงๆ และสมบูรณ์เกือบ 100% ทำให้ได้สัญญาณที่เข้มและชัดเจน ส่งผลให้การวัดมีความแม่นยำและวัดได้ในระยะไกล

ข้อดี

• ความแม่นยำสูงมาก: ให้ค่าความผิดพลาดน้อยที่สุด เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความละเอียดสูง เช่น งานวางหมุดควบคุม งานโครงสร้าง
• ระยะทำการไกล: สามารถวัดระยะทางได้หลายกิโลเมตร ขึ้นอยู่กับรุ่นของกล้องและจำนวนปริซึมที่ใช้
• สัญญาณเสถียร: การสะท้อนกลับของสัญญาณมีความน่าเชื่อถือสูง ไม่ค่อยถูกรบกวนจากสภาพพื้นผิวของวัตถุ
• ทำงานได้ดีในทุกสภาพแสง: ไม่ว่าแดดจะจ้าหรือแสงน้อย คลื่นอินฟราเรดก็ยังทำงานได้ดี

ข้อเสีย

• ต้องใช้บุคลากร 2 คน: ต้องมีคนเล็งกล้อง 1 คน และคนถือเป้าปริซึมอีก 1 คน
• เข้าถึงจุดที่อันตรายหรือยากลำบากไม่ได้: ไม่สามารถวัดระยะไปยังยอดตึก, หน้าผา, หรือจุดกลางถนนที่มีการจราจรหนาแน่นได้โดยตรง
• ใช้เวลาในการเคลื่อนย้าย: การเดินไปตั้งเป้าปริซึมในแต่ละจุดอาจทำให้เสียเวลา

2. การวัดระยะแบบไร้ปริซึม (Reflectorless / Non-Prism Mode)

โหมดนี้เป็นเทคโนโลยีที่ใหม่กว่าและเพิ่มความสะดวกสบายในการทำงานอย่างมาก โดยกล้องสามารถยิงเลเซอร์ไปยังพื้นผิวของวัตถุใดๆ ก็ได้โดยตรง เช่น ผนังอาคาร, เสาไฟฟ้า, พื้นดิน, ก้อนหิน เพื่อวัดระยะทางโดยไม่ต้องใช้เป้าปริซึม

หลักการทำงาน:

กล้องจะยิงลำแสงเลเซอร์ที่มองเห็นได้ (ส่วนใหญ่เป็นสีแดง) ไปยังเป้าหมายโดยตรง แสงเลเซอร์จะกระทบพื้นผิวและเกิดการสะท้อนแบบกระเจิง (Diffuse Reflection) ตัวรับสัญญาณที่มีความไวสูงในกล้องจะจับสัญญาณแสงที่สะท้อนกลับมาเพียงเล็กน้อย แล้วคำนวณเป็นระยะทาง

ข้อดี

• ทำงานคนเดียวได้: ผู้ใช้งานคนเดียวสามารถทำการสำรวจได้ทั้งหมด ช่วยประหยัดกำลังคน
• รวดเร็ว: สามารถเก็บข้อมูลจำนวนมากได้อย่างรวดเร็วเพียงแค่เล็งและยิงไปยังจุดต่างๆ
• เข้าถึงจุดที่อันตรายและยากลำบากได้: เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการวัดตำแหน่งมุมตึก, สายไฟฟ้าแรงสูง, หน้าผา, หรือจุดที่ไม่สามารถนำคนเข้าไปได้
• ปลอดภัยกว่า: ลดความเสี่ยงในการส่งคนเข้าไปในพื้นที่อันตราย เช่น ถนนที่มีรถวิ่งพลุกพล่าน

ข้อเสีย

• ระยะทำการสั้นกว่า: โดยทั่วไปแล้วระยะยิงแบบไร้ปริซึมจะสั้นกว่าแบบใช้ปริซึมอย่างมีนัยสำคัญ
• ความแม่นยำขึ้นอยู่กับพื้นผิว: ความถูกต้องอาจลดลงเมื่อยิงไปยังพื้นผิวสีดำ, เปียก, มันวาว หรือพื้นผิวที่ทำมุมเฉียงมากๆ เนื่องจากคุณสมบัติการสะท้อนแสงไม่ดี
• อาจเกิดข้อผิดพลาดได้: ลำแสงเลเซอร์อาจทะลุผ่านพุ่มไม้หรือกระจกใส ทำให้ได้ค่าที่ผิดพลาดได้ง่ายกว่า
• ใช้พลังงานแบตเตอรี่มากกว่า: การยิงเลเซอร์กำลังสูงเพื่อวัดระยะแบบไร้ปริซึมจะสิ้นเปลืองแบตเตอรี่มากกว่า

เปรียบเทียบ Prism vs. Reflectorless

บทสรุป

ทั้งการวัดระยะด้วยเป้าปริซึมและแบบไร้ปริซึมต่างก็มีบทบาทสำคัญในงานสำรวจสมัยใหม่ การเลือกใช้โหมดใดขึ้นอยู่กับลักษณะของงาน ความต้องการด้านความแม่นยำ สภาพพื้นที่ และข้อจำกัดด้านเวลาและบุคลากร

Prism Mode ยังคงเป็นมาตรฐานทองคำสำหรับงานที่ต้องการความแม่นยำสูงสุดและระยะทำการที่ไกล ในขณะที่ Reflectorless Mode คือเครื่องมือที่มอบความเร็ว ความสะดวก และความปลอดภัยที่เหนือกว่าสำหรับการเก็บข้อมูลในพื้นที่ซับซ้อนและเข้าถึงยาก ผู้สำรวจที่มีประสิทธิภาพคือผู้ที่เข้าใจข้อดีข้อเสียของทั้งสองโหมดและสามารถเลือกใช้ได้อย่างชาญฉลาดเพื่อให้ได้ผลงานที่มีคุณภาพและเสร็จทันตามกำหนด