УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И ВЕРТИКАЛЬНЫХ УГЛОВ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ УГЛОМЕРНЫХ ПРИБОРОВ
APPARATUS FOR DETERMINING HORIZONTAL AND VERTICAL ANGLE MEASUREMENT ERROR OF GEODESIC GONIOMETERS

Данное устройство относится к области метрологии в геодезической отрасли.
Известно устройство определения погрешности измерений углов с помощью Универсального метрологического геодезического комплекса [патент на изобретение №2320961 RU, МКИ G01C 1/00, G01C 3/00, G01C 5/00 от 27.03.2008].
В этом устройстве используется дальномерный и угломерный измерительные блоки при одновременной механической, электрической и оптической связи между ними.
Недостатком этого устройства при определении погрешности вертикальных и горизонтальных углов является сложность получения и обработки измерительной информации.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является Устройство для аттестации системы измерений вертикальных углов теодолита, которое взято в качестве прототипа [патент на изобретение от 27.07.1998 г. №2116626 RU, МКИ 6G 01 D 18/00].
Данное устройство содержит систему измерений вертикальных углов, в которой обеспечивается связь между эталоном единицы плоского угла (сегмент многогранной призмы) и системой измерений вертикальных углов геодезических угломерных приборов (теодолиты, тахеометры, др.) (ГУП).
Недостатком этого устройства является то, что с помощью сегмента многогранной призмы определяется только погрешность измерений вертикальных углов и не учитывается погрешность измерений горизонтальных углов, а также сложность настройки на измерения, так как каждый раз нужно выполнять сборку измерительного устройства.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка устройства для определения погрешностей измерений как вертикальных, так и горизонтальных углов всех типов ГУП.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для определения погрешности измерений горизонтальных и вертикальных углов геодезических угломерных приборов содержит средство измерений, выполненное в виде высокоточного автоколлиматора с диагональным зеркалом и многогранной призмой, массивное основание, согласно изобретению в него введены малое основание, жестко закрепленное на массивном основании, на котором установлен узел наклона на стойке, причем узел наклона имеет возможность поворота в вертикальной плоскости на ±135°, на оси вращения узла наклона жестко закреплены измерительная часть, состоящая из коллиматора, оптически связанного с угломерным прибором и вышеупомянутой многогранной призмой, выполненной виде полного многогранника, оптически связанной с высокоточным автоколлиматором, установленным на подставке на малом основании, и с вышеупомянутым диагональным зеркалом, установленным на малом основании, кроме того, на малом основании помещен поворотный стол, снабженный двумя площадками, связанными между собой тремя винтами, на верхней площадке которого устанавливается поверяемый угломерный прибор, а на нижней - вторая полная многогранная призма, которая оптически связана со вторым высокоточным автоколлиматором, установленным на подставке на малом основании, жестко скрепленным с массивным основанием.
Устройство для определения погрешности измерений вертикальных и горизонтальных углов геодезических угломерных приборов содержит составляющие (см. фиг.1 и фиг.2): 1 - малое основание; 2 - массивное основание; 3 - поворотный стол; 4 - нижняя площадка поворотного стола 3; 5 - верхняя площадка поворотного стола 3; 6 - полная многогранная призма; 7 - коллиматор; 8 - стойка; 9 - узел наклона; 10 - зажимной винт; 11 - ось узла наклона; 12 - микровинт; 13 - подставка; 14 - автоколлиматор; 15 - второй автоколлиматор; 16 - диагональное зеркало; 17 - вторая полная многогранная призма; 18 - гайка; 19 - подставка.
Малое основание 1 жестко закреплено на массивном основании 2, на малом основании 1 установлен узел наклона 9 на стойке 8, причем узел наклона 9 имеет возможность поворота в вертикальной плоскости на ±135°, на узле наклона 9 жестко закреплены измерительная часть, состоящая из коллиматора 7, полной многогранной призмой 6 (эталон единицы плоского угла), установленной таким образом, что ее геометрический центр совпадает с горизонтальной осью вращения зрительной трубы поверяемого ГУП (установленного на верхней площадке 5 поворотного стола 3, помещенного на малом основании 1), и оптически связанной с высокоточным автоколлиматором (далее - АК) 14 (эталон единицы плоского угла) (установленным на подставке 13 на малом основании 1), с диагональным зеркалом 16 (установленным на малом основании 1), вторая полная многогранная призма 17 установлена на нижней площадке 4 поворотного стола 3 и оптически связана со вторым АК 15, установленным на подставке 19 на малом основании 1.
На фиг.1 представлен фрагмент устройства для определения погрешности измерений вертикальных углов ГУП.
На фиг.2 представлен фрагмент устройства для определения погрешности измерений горизонтальных углов ГУП.
Определение погрешности измерений вертикальных углов ГУП (см. фиг.1) выполняют следующим образом.
При «Круге Л» АК 14 на подставке 13 с диагональным зеркалом 16 устанавливают под полной многогранной призмой 6, расположенной на оси узла наклона 9. Узел наклона устанавливают в горизонтальное положение. Первую грань полной многогранной призмы 6 устанавливают против диагонального зеркала 16 АК 14 и поджимают полную многогранную призму 6 гайкой 18.
Измерения проводят следующим образом. Поверяемый ГУП (не показан) устанавливают на верхней площадке 5. Перемещением узла наклона 9 вводят автоколлимационное изображение от первой грани полной многогранной призмы 6 в поле зрения АК 14 и зажимают винт 10. Наклоном зрительной трубы ГУП вводят центр «креста» коллиматора 7 примерно в центр поля зрения ГУП.
Предварительно устанавливают шкалу АК 14 в среднее положение. Микровинтом 12 устанавливают на ГУП отсчет по минутной шкале.
Микровинтом ГУП совмещают центр «креста» коллиматора 7 с центром перекрестия ГУП. Фиксируют показание по отсчетному устройству ГУП и снимают отсчет по АК 14. Значение принимают за первый отсчет. Последовательно наклоняют трубу ГУП на угловой шаг полной многогранной призмы 6 поочередно: +15°; +30°; +45°; -15°; -30°; -45° (для 24-гранной призмы) и снимают отсчеты по АК 14, причем первоначальные показания компенсатора ГУП остаются неизменными до окончания полного приема измерений.
Отсчеты, полученные от каждой грани полной многогранной призмы 6, приводят к отсчету от первой грани. Полученные результаты сравнивают с действительными значениями полной многогранной призмы 6 и по полученным расхождениям результатов судят о погрешности измерений любого угла в вертикальной плоскости ГУП (круг Л).
При «Круге П» проводят операции аналогично «Кругу Л».
Для определения погрешности ГУП при измерениях вертикальных углов усредняют соответствующие значения, полученные при круге Л и круге П.
Определение погрешности измерений горизонтальных углов ГУП (см. фиг.2) выполняют следующим образом.
Коллиматор 7 выставляют на бесконечность. На нижнюю площадку 4 поворотного стола 3 устанавливают вторую полную многогранную призму 17. Юстировочными винтами (не показаны) поворотного стола 3 нижнюю площадку 4 со второй полной многогранной призмой 17 выставляют по горизонту.
Поверяемый ГУП (не показан) устанавливают на верхней площадке 5 поворотного стола 3 и закрепляют с помощью винта (не показан), изменяя высоту площадки 5 с помощью подставок (не показаны), добиваются совпадения горизонтальной оси ГУП с осью 11 узла наклона 9. На подставку 19 устанавливают средство измерений - второй высокоточный АК 15 таким образом, чтобы его оптическая ось была по высоте на уровне середины второй полной многогранной призмы 17 и по центру ее вращения.
Используя юстировочные винты АК 15, добиваются перпендикулярности оси второй полной многогранной призмы 17 к оси АК 15.
С помощью собственных уровней ГУП его вертикальную ось приводят в рабочее положение «Круг Л» (термин из ГОСТ 21830. Приборы геодезические. Термины и определения) и трубу ГУП устанавливают в положение «Круг Л».
Устанавливают первую грань второй полной многогранной призмы 17 против АК 15 и винтом точной наводки (не показан) поворотного стола 3 совмещают автоколлимационное изображение от первой грани второй полной многогранной призмы 17 с любым штрихом шкалы АК 15.
Трубу ГУП устанавливают в горизонтальное положение.
Коллиматор 7 с узлом наклона 9 устанавливают в горизонтальное положение. Совмещают поворотом зрительной трубы ГУП центр «креста» коллиматора 7 с центром перекрестия ГУП. Устанавливают лимб ГУП на отметку «0°». Снимают отсчет по шкале АК 15. Далее поворачивают ГУП на угловой шаг второй полной многогранной призмы 17, например 30° - для 12-гранной призмы, причем первоначальные показания компенсатора ГУП остаются неизменными до окончания полного приема измерений (для двух оборотов). Поворотом ГУП совмещают центр «креста» коллиматора 7 с центром перекрестия ГУП и аналогично вышеизложенным операциям снимают отсчеты по АК 15.
Указанную операцию проводят для всех углов второй полной многогранной призмы 17.
Отсчеты, полученные от каждой грани второй полной многогранной призмы 17, приводят к отсчету от первой грани. Полученные результаты сравнивают с действительными значениями на вторую полную многогранную призму 17 и по полученным расхождениям результатов судят о погрешности измерений любого угла в горизонтальной плоскости ГУП (круг Л).
Для измерений при «Круге П» переводят через зенит зрительную трубу ГУП. При этом отсчет по горизонтальному кругу ГУП должен быть около 180°. Проводят все описанные выше операции и определяют погрешность ГУП (круг П). Для определения погрешности ГУП при измерениях горизонтальных углов усредняют соответствующие значения, полученные при круге Л и круге П.