5 ปัญหา Two-Peg Test กล้องระดับ ที่ทำให้ค่าคลาดเคลื่อน และวิธีแก้

ช่างระดับแทบทุกคนเคยทำ Two-Peg Test แต่หลายคนได้ตัวเลขที่ "ผ่าน" ทั้งที่กล้องมีปัญหาจริง หรือกลับกัน คือได้ค่าเกินเกณฑ์ทั้งที่กล้องยังดีอยู่ ต้นเหตุมักไม่ได้อยู่ที่ตัวกล้อง แต่อยู่ที่เงื่อนไขระหว่างทดสอบ เพราะวิธีนี้ตั้งอยู่บนสมมติฐานเดียว คือความคลาดเคลื่อนของเส้นเล็ง (collimation error) จะหักล้างกันพอดีเมื่อระยะหลัง (backsight) และระยะหน้า (foresight) เท่ากัน ถ้าสมมติฐานนี้ไม่จริง ตัวเลขที่ได้ก็ไม่มีความหมาย

ทวนหลักการก่อน ค่าต่างระดับจริงหาได้จากการตั้งกล้องกึ่งกลาง เพราะระยะเท่ากันทำให้ผลของเส้นเล็งเอียงหักล้างกันหมด จากนั้นย้ายกล้องไปใกล้ไม้สต๊าฟตัวหนึ่ง แล้วเทียบค่าที่อ่านได้ใหม่กับค่าจริง ผลต่างที่เหลือคือขนาดของ collimation error

e = (a₂ − b₂) − (a₁ − b₁)

โดย a และ b คือค่าที่อ่านจากไม้สต๊าฟ A และ B ตอนตั้งกล้องกึ่งกลาง ส่วน a และ b คือค่าที่อ่านตอนย้ายกล้องไปใกล้ไม้ A เมื่อได้ e แล้วแปลงเป็นมุมได้ด้วย

α″ = (e ÷ D) × 206265

เมื่อ D คือระยะระหว่างไม้สต๊าฟทั้งสอง โดย e กับ D ต้องใช้หน่วยเดียวกัน ค่ามุมนี้เองที่นำไปเทียบกับสเปกของผู้ผลิตได้โดยตรง

ISO 17123-2 มาตรฐานว่าด้วยกระบวนการทดสอบกล้องระดับภาคสนาม ระบุชัดว่าการประเมินคุณภาพเครื่องมือต้องวัดซ้ำหลายรอบแล้วคำนวณค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน ไม่ใช่ตัดสินจากผลครั้งเดียว หลักคิดนี้สำคัญ เพราะปัญหาทั้ง 5 ข้อข้างล่างล้วนทำให้ผลครั้งเดียวเชื่อถือไม่ได้

1. จุดตั้งกล้องไม่ได้อยู่กึ่งกลางจริง

ทฤษฎี: ถ้าระยะหลังกับระยะหน้าต่างกัน d เมตร ความคลาดเคลื่อนที่หลุดเข้ามาเท่ากับ d คูณมุมเอียงของเส้นเล็ง กล้องที่มี collimation error เพียง 10 พิลิปดา เมื่อระยะไม่สมดุล 5 เมตร จะเพี้ยนราว 0.24 มิลลิเมตร ดูน้อย แต่ถ้ากะสายตาแล้วพลาดไป 10-15 เมตร ตัวเลขนี้จะโตจนกลบค่าที่ต้องการวัด

Procedure: วัดระยะด้วยเทป หรือนับเส้นใยสแตเดีย (stadia) แทนการกะสายตา ตอกหมุดกึ่งกลางให้ชัดแล้วตั้งขากล้องคร่อมหมุดนั้น ถ้าใช้สแตเดีย ให้อ่านช่วงเส้นใยบนกับล่างของทั้งสองไม้ ค่าควรต่างกันไม่เกิน 2-3 เปอร์เซ็นต์

Tolerance: งานก่อสร้างทั่วไปคุมความต่างของระยะหลัง-หน้าไม่เกิน 2-5 เมตรต่อสถานี งานละเอียดสูงคุมไม่เกิน 1 เมตร

ข้อควรระวัง: ระยะที่ต้องเท่ากันคือระยะจากกล้องถึงไม้สต๊าฟ ไม่ใช่ระยะตามพื้นลาด บนพื้นที่ชัน สองค่านี้ต่างกันได้หลายเมตร

2. ไม้สต๊าฟไม่ดิ่ง และฐานรองไม่มั่นคง

ทฤษฎี: ไม้สต๊าฟที่เอียงให้ค่าอ่านสูงกว่าความจริงเสมอ เพราะสิ่งที่อ่านได้คือด้านตรงข้ามมุมฉาก ไม่ใช่ด้านตั้งฉาก ความคลาดเคลื่อนแปรผันตามกำลังสองของมุมเอียงและตามค่าที่อ่านได้ ยิ่งอ่านสูงบนไม้ยิ่งเพี้ยนมาก ไม้เอียง 1 องศาที่ค่าอ่าน 2.000 เมตร ทำให้ค่าเกินความจริง 0.3 มิลลิเมตร

Procedure: ติดลูกน้ำกลม (circular bubble) บนไม้สต๊าฟ และตรวจความถูกต้องของลูกน้ำก่อนออกหน้างาน ใช้ขาค้ำเมื่อลมแรง และวางไม้บนแป้นเหล็ก (frog) ทุกครั้งที่พื้นเป็นดินหรือทราย

Tolerance: แป้นเหล็กงานระดับมีน้ำหนักราว 2 ถึง 7 กิโลกรัม งานละเอียดสูงควรเลือกรุ่นหนักกว่า ส่วนไม้สต๊าฟอะลูมิเนียมแบบยืด ต้องตรวจว่าล็อกข้อต่อสนิท ไม่มีระยะหลวมสะสม

ข้อควรระวัง: อย่ากดไม้สต๊าฟลงบนดินเพื่อให้ตั้งมั่น เพราะระหว่างที่เดินไปตั้งกล้องรอบสอง ไม้จะจมลงอีกโดยไม่รู้ตัว แล้วค่าที่เพี้ยนจะถูกโทษว่าเป็นความผิดของกล้อง

3. ยังไม่ได้กำจัด Parallax ก่อนอ่านค่า

ทฤษฎี: Parallax เกิดเมื่อภาพไม้สต๊าฟไม่ตกบนระนาบเดียวกับเส้นใย (reticle) ค่าที่อ่านได้จึงเปลี่ยนตามตำแหน่งสายตาผู้อ่าน Two-Peg Test ต้องปรับโฟกัสใหม่ทุกรอบเพราะระยะต่างกันมาก จึงเป็นจังหวะที่ parallax แทรกเข้ามาง่ายที่สุด

Procedure: เล็งไปที่ท้องฟ้าหรือพื้นสว่าง ปรับวงแหวนตาจนเส้นใยคมที่สุดก่อน แล้วจึงปรับโฟกัสภาพไม้สต๊าฟ จากนั้นขยับศีรษะขึ้นลง ถ้าเส้นใยยังนิ่งเทียบกับขีดบนไม้ แสดงว่าไม่มี parallax แล้ว

Spec: กล้องระดับอัตโนมัติทั่วไปมีกำลังขยาย 20 ถึง 32 เท่า ระยะโฟกัสใกล้สุดราว 0.3 ถึง 1.0 เมตร กำลังขยายสูงช่วยให้อ่านละเอียดขึ้น แต่ทำให้ parallax เด่นชัดขึ้นด้วย

ข้อควรระวัง: สายตาแต่ละคนไม่เท่ากัน ถ้าเปลี่ยนคนอ่านกลางคัน ต้องปรับวงแหวนตาใหม่ทุกครั้ง

4. Compensator ค้าง หรือมีอาการ Hysteresis

ทฤษฎี: กล้องระดับอัตโนมัติอาศัยชุดชดเชย (compensator) ที่แขวนด้วยเส้นลวดหรือแถบโลหะเพื่อดึงเส้นเล็งกลับสู่แนวราบ เมื่อเส้นแขวนสกปรก มีสนิม หรือชุดหน่วงอากาศเสื่อม ชุดชดเชยจะหยุดไม่ตรงตำแหน่งเดิม อาการนี้เรียกว่า hysteresis และทำให้ผลทดสอบต่างกันทุกรอบ

Procedure: ก่อนอ่านค่าทุกครั้ง ให้เคาะขาตั้งเบา ๆ หรือหมุนสกรูปรับระดับเล็กน้อยแล้วปรับกลับ รอภาพนิ่งจึงอ่าน ทำซ้ำสามครั้ง ถ้าค่ากระโดดเกินความละเอียดที่อ่านได้ ให้สงสัยชุดชดเชยไว้ก่อน

Spec: ช่วงการทำงานของชุดชดเชยในกล้องระดับทั่วไปอยู่ราว ±10 ถึง ±15 ลิปดา ความแม่นยำในการตั้งของชุดชดเชยราว ±0.3 ถึง ±0.8 พิลิปดา ส่วนค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานต่อการเดินระดับไปกลับ 1 กิโลเมตรตามสเปกผู้ผลิตอยู่ในช่วง 0.7 ถึง 2.5 มิลลิเมตร ขึ้นกับชั้นงานที่กล้องรุ่นนั้นออกแบบมารองรับ

ข้อควรระวัง: ถ้าลูกน้ำกลมคลาดไปมาก ชุดชดเชยจะทำงานใกล้ขอบช่วงที่ออกแบบไว้และเริ่มไม่เป็นเชิงเส้น ให้ปรับเข้าที่ก่อนเสมอ

5. การหักเหใกล้ผิวดินและช่วงเวลาที่เลือกทดสอบ

ทฤษฎี: อากาศใกล้ผิวดินร้อนกว่าอากาศด้านบน ทำให้ลำแสงโค้งลงและค่าที่อ่านได้ต่ำกว่าความจริง ผลนี้ไม่คงที่ ขึ้นกับแดด ลม และผิวพื้น ที่สำคัญคือมันไม่หักล้างกันในรอบที่สอง เพราะลำแสงเดินทางในชั้นอากาศคนละแบบ

Procedure: เลือกทดสอบช่วงเช้าหรือบ่ายแก่ เลี่ยงพื้นคอนกรีตหรือถนนลาดยางกลางแดด กางร่มบังกล้อง และคุมให้เส้นเล็งสูงจากพื้นอย่างน้อยราว 0.5 เมตร

Tolerance: ระยะระหว่างไม้สต๊าฟที่นิยมใช้อยู่ในช่วง 30 ถึง 60 เมตร งานก่อสร้างทั่วไปมักยอมรับค่า e ไม่เกินราว 2 ถึง 3 มิลลิเมตรที่ระยะดังกล่าว เทียบเท่ามุมประมาณ 10 ถึง 20 พิลิปดา งานความละเอียดสูงคุมแคบกว่านี้อีกหลายเท่า ทั้งนี้ให้ยึดเกณฑ์ที่ผู้ผลิตกำหนดสำหรับกล้องรุ่นนั้นเป็นหลัก

ข้อควรระวัง: ถ้าทดสอบตอนเที่ยงบนลานคอนกรีตแล้วค่าเกินเกณฑ์ อย่าเพิ่งสรุปว่ากล้องเสีย ลองซ้ำในเวลาและพื้นผิวที่เหมาะสมก่อน หลายกรณีค่ากลับเข้าเกณฑ์โดยไม่ได้แตะกล้องเลย