Устройство для поверок геодезических приборов Советский патент 1984 года по МПК G01M11/00 G01C25/00 

2.. Устройство поп.1,отли,ч а ю щ е е с я тем, что призма

установлена г розмсжностью поворота вокруг вертикальной оси.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРОК ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ, содержащее коллиматор с микрометром и светоотражающий элемент, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности, светоотражающий элемент вьтолнен в виде многогранной призмы, фиксированной относительно отвесной линии так, что ее ребра параллельны горизонтальной плоскости, и установленной с помощью юстировочных винтов на платформе, имеющей возможность перемещения по направляющим, при этом коллиматор установлен так, что его оптическая ось перпендикулярна одной из граней призмы. (Л оо 05 со 00

Изобретение относится к аСтрометрическому и геодезическому приборостроению и может быть использовано для исследования смещений визирной линии угломерного инструмента из-за бокового ГНУТ.ИЯ и неправильностей цапф при вращении трубы вокруг горизонтальной оси.

Известно устройство для поверок геодезических приборов, включающее эталонный коллиматор на общей подставке со столиком для установки испытуемого прибора и поворотный блок, размещенный между коллиматором и испытуемым прибором. Поворотный блок содержит оптическую систему, которая смещает и разворачивает пучок лучей от коллиматора в коллимационную плоскость испытуемого прибора ЧП .

Недостатком этого устройства является невьюокая точность, обуслов ленная недостаточной жесткостью поворотного блока и коллимационной методикой рабочих измерений.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для поверок геодезических приборов, содержащее коллиматор с микрометром и светоотражающий элемент С21.

Недостатками данного устройства являются высокие требования к жесткости, невысокая точность, связанная с коллимационной методикой измерений и длительный процесс измерений из-за необходимости попеременного наведения на коллиматор светоотражающего элемента и поверяемого прибора.

Цель изобретения - повьшение точности поверки.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для поверок геодезических приборов, содержащем коллиматор с микрометром и светоотражающий элемент, последний выполнен в виде многогранной призмы, фиксированной относительно отвесной линии так, что ее ребра параллельны горизонтальной плоскости, и установленной с

помощью юстировочных винтов на платформе, имеющей возможность перемещения по направляющим, при этом коллиматор установлен так, что его оптическая ось перпендикулярна одной из граней призмы..

При этом призма установлена с возможностью поворота вокруг вертикальной оси.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства, вид сбоку/ на фиг. 2 - принцип его работы.

Многогранная призма 1 с известными углами мезвду гранями изготовлена из материала, имеющего коэффициент температурного расширения, близкий к нулю, что обеспечивает достаточную жесткость устройства. Чувствительная подвеска 2 позволяет призме совершать свободные колебания в вертикальной плоскости, параллельной боковым ребрам призмы, и сохранять горизонтальное положение этих ребер. Вертикальная ось 3 вращения призмы проходит через паз платформы 4 и вращается в подставке 5. Между направляющими 6 установлен исследуемый инструмент 7. Коллиматор 8 с микрометром закреплен так, что его визирная линия имеет зенитное расстояние, равное зенитному расстоянию нормали одной из граней призмы (фиг.1, грань oib). Жескость крепления коллиматора вместе с жесткостью призмы обеспечивает точность измерений, поскольку деформации других деталей компенсируются чувствительностью подвески.

Направляющие 6, по которым перемещается платформа 4, устанавливаются параллельно визирной линии коллиматора с точностью порядка 0°1 при исследовании больщих инструментов и при исследовании теодолитов, чтобы грань аЬ перекрывала объектив коллиматора одинаково при любых установках платформы 4. Направляющие 6 могут быть вьтолнены горизонталь31u,iMn, но п DTOM случае опоры платфор мы 4 должн, иметь переменную высоту При подготовке к измерениям исследуемый инструмент 7 устанавливают так, чтобы его коллимационная плоскость совпадала с вертикальной плоскостью, проходящей через визирную линию коллиматора 8. Платформе 4 придают такое положение, чтобы перед объективом горизонтально расположенной трубы исследуемого инструмента Ььша установлена вертикальная грань (фиг.1, грань ) . Подставку 5 нивелируют, чтобы придать оси 3 вертикальное положение с точностью, которая обеспечивает возможность чувствительной подвеске .приводить призму в неизменное положение по отношению к отвесной линии. Устанавливают на микрометре этого инструмента бесколлимационный отсчет и совмещают автоколлимационное изображение вертикальной нити микрометра с самой нитью поворотом призмы вокруг вертикальной оси 3, после чего приступают к измерениям. Определяют автоколлимационный от счет микрометра исследуемого инстру мента М,, используя грань , и отсчет liJi, микрометра коллиматора 8, используя грань о.Ь. Выводят призму из равновесия и после того, как она остановится, снимают повторные отсчеты MXJ, ji;t2 и т.д. Снимают N отсчетов , где i 1,2...N. Поворачивают призму на 180 вокруг оси 5 и определяют аналогичные отсчеты микрометров М (по грани do ) и jji (по грани ) ,, 2,...,N. Определяют среднее значение отсчетовм.. ;-,v. . Затем переводят визирную линию исследуемого инструмента на высоту л Z, равную разности зенитных рассто НИИ нормалей к смежным граням призм Платформе 4 придают такое положение чтобы автоколлимационное изображение сетки нитей инструмента строилось с использованием грани, смежно с вертикальной (фиг. 1, грань аЙ ) . Снимают отсчеты, аналогичные описан ным: Мг , . ф.Ч . 3- 1,2,..., 84 оследовательность операций повторяют для всех граней нижней части призмы, нормали которых могут быть совмещены с визирной линией иссле - дуемого инструмента вплоть до горизонтальной К-той грани, (фиг.1, грань afcf) , которая дает отсчеты , , . .|f f W Q Mrj, J«ii3 , ,2,.. . ,N. Если перед объективом инструмента при разных зенитных расстояниях z его визирной линии устанавливать плоское зеркало, нормаль к которому лежит в коллимационной плоскости инструмента, то автоколлимационные отсчеты микрометра при совмещении вертикальной нити с ее изображением являются функцией от зенитного расстояния Z, коллимации С и наклонности горизонтальной оси инструмента i. Круг ZPC (фиг.2) представляет коллимационную плоскость инструмента, дуга 00 - коллимацию с, угол Р О Р наклонность горизонтальной оси i. Если бы инструмент обладал только одной погрешностью - коллимацией, то при установке визирной линии на разные г она двигалась бы по малому кругу OPz и угол между нормалью зеркала, лежащей в плоскости ОР, и визирной линией был бы всегдаравен коллимации с (Мз - M)R с, где Mg - автоколлимационный отсчет микрометра на зенитном расстоянии z; М - отсчет, принятый для нульпункта микрометраJ R - цена оборота микрометра. При наличии наклонности горизонтальной оси t траекторией визирной линии является малый круг 0Р . Из узкого треугольника РОР, в котором ОР z,4p0P i, находим Р Р 1 cos z и уравнение (1) принимает вид (Mj - M)R с + i cos z. (2) Если определить автоколлимационные отсчеты Mg на разных зенитных расстояниях -г , то получим систему уравнений (2), из которой по способу наименьших квадратов определяются i и с. Наличие бокового гнутия и неправильностей цапф приводит к тому, что невязки условных уравнений, полученные при подставке в них найденйьтк i и с имеют систематическую зависимость от i , которая и пpeдcтaвляi $ ет собой влияние этих погрешностей на отсчеты микрометра. Таким образом, теория устройства выливается в учет факторов, которые отклоняют нормаль к .зеркальной поверхности от коллимационной плоскости исследуемого инстрзгмента. Таковыми факторами являются: повороты призмы вокруг вертикальной оси; ее наклонность, т.е. поворот вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной к боковым ребрамJ пирамидальность призмы (угол между линией пересечения граней, которые создают автоколлимационное изображение сетки нитей коллиматора и остальными граня ми призмы). На фиг. 2 угол Aj - поворот при мы вокруг вертикальной оси, вследствие которого нормаль к грани пере секает небесную сферу не в точке коллимационной плоскости , а в точ ке G , угол Л - наклонность призмы смещающая нормаль на величину и J - пирамидальность. Поворачивающа нормаль на величину SO. Таким образом, реальный автоколлимационный отсчет микрометра MJ отличается от бееколлимационного отсчета M на ве личину. . MH-Mj№.((J.(Ji(j-m Считаем, что направление нормали к грани является направление света, падающего на грань. Тогда в узких треугольниках z ffS и fiStJ z S 180° - z, G- 90° - z. Из этих треугольников siirt 2 , (TCT a-j cos t, (3) Следовательно )R AA siH2- -X( (4) Величина j.: должна быть заблаго.временно определена при калибровке призмы, влияние наклонности 3j исклю чается благодаря чувствительной подвеске призмы. Для определения поворотов призмы лА-i используется коллиматор 8. Ua 4V/отсчет микрометра коллиматора, когда вертикальная нить его лежит в коллимационной плоскости исследуемого инструмента. Реальный автоколлимационный отсчет JUj отличается от Ue вследствие наклонности призмы 3j и поворота дАз . Согласно (3) ,()p flAjS(tri ti-Oa)s4K (5) 86 где р - цена оборота винта микрометра коллиматора; зенитное расстояние визирной линии коллиматора. Если бы визирная линия коллиматора лежала точно в коллимационной плоскости инструмента, -то отсчет Ц равнялся бы отсчету JA , соответствующему нульпункту микрометра. На самом деле вертикальная гшоскость, в которой лежит визирная линия коллиматора, и коллимационная плоскость инструмента образуют малый угол к,, поэтому (-J). (6) Из (5) и (6) определяется Л А; -J)f OQSec Z - J С-Ц li, ( 7); Из выражений (2), (4) и (6) получается уравнение для обработки наблюдений04-100824 KoSlH 2 .j -J 3j3COSec2KSlV 2-3jctcj2u:5i vZ j-Л oos-Z-- - 5, Система зфавнений (В) решается относительно неизвестных с, г, к, по способу наименьщих квадратов. Невязки условных уравнений d хараюгеризуют влияние бокового гнутия и неправильностей цапф на отсчеты микрометра. Чтобы получить поправки для компенсации этих погрешностей к отсчетам горизонтального круга дА, используется формула Д Az c OOSPkL2. (9) В уравнение (8) подставляются усредненные отсчеты, полученные для С.-той грани C -iCCS5e - oSiH j CMg-M RfCjJ« - lpCOSec,2t-s(n - -lgCU,,siHiif 4.:)ECOsig.y; C icosij kosin 2j « M -MIR-tjuJJ 3pcosec-Zt.stn i-3 cti5Z c(H -JjOOS 4 yg . Для исключения влияния наклонноси призмы 3{ и 3i этидра уравнения кладьшаются и делятся пополам. Члены одержащие 3 и 3j , при этом сокращатся, так как Jj Jj благодаря чувтвительной подвеске. Окончательное равнение имеет вид