универсальный метрологический геодезический комплекс

Формула изобретения

Универсальный метрологический геодезический комплекс, содержащий поверяемый геодезический прибор и блок поверки и калибровки средств измерений расстояний, включающий автоколлиматоры, компаратор с набором мер и жезлов, интерференционную установку и средства для определения метеопараметров, отличающийся тем, что в него дополнительно введены блоки поверки и калибровки вертикальных и горизонтальных углов, блок для поверки и калибровки нивелиров и реек и блок термодатчиков, поверяемый прибор установлен на поворотном столе и соединен оптическими связями с блоками поверки и калибровки средств измерений расстояний, поверки и калибровки измерений горизонтальных и вертикальных углов и блоком поверки и калибровки нивелиров и реек, при этом выходы блоков измерения расстояний, углов и превышений и блока термодатчиков соединены со входами ЭВМ электрическими связями, блок поверки и калибровки средств измерения длины содержит инварные жезлы с системой микроскопов и композитный жезл, соединенный оптически через параллельную ветвь направляющая - линейный базис с подвижным элементом измерительного канала поверяемого прибора и через интерфейс поверяемого прибора для измерения расстояний с ЭВМ, блок поверки и калибровки горизонтальных углов включает эталонную призму, установленную последовательно с круговым преобразователем и первым электронным счетчиком, соединенным с ЭВМ через интерфейс поверяемого прибора для измерения горизонтальных углов, блок поверки и калибровки измерений вертикальных углов выполнен в виде линейного преобразователя, подключенного к ЭВМ через второй электронный счетчик и интерфейс измерения вертикальных углов, а блок поверки и калибровки нивелиров и реек включает оптико-механический компаратор, соединенный двумя параллельными ветвями: лазерный интерферометр и эталонная инварная рейка - блок памяти поправок эталонной рейки, подключенный через интерфейс поверяемого прибора измерения превышений к ЭВМ, при этом ЭВМ соединена обратной электрической связью с поверяемым геодезическим прибором.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области геодезии, в частности к поверочным схемам в области угловых и линейных измерений, обеспечивающих оперативный и объективный контроль поверяемых параметров и характеристик геодезических приборов.

Известно поверочное устройство для средств угловых измерений, включающее поверяемый прибор, государственный и рабочий эталоны единицы угла и многогранные призмы с автоколлиматорами [1].

Недостатком данной схемы является определение погрешности только в области угловых измерений.

Известно поверочное устройство для нивелиров, включающее высотный стенд, содержащий исходный и рабочий эталоны и сам поверяемый прибор [2].

Недостатком указанного устройства является определение погрешности только нивелиров.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является поверочное устройство для средств измерения длины, включающее инварный жезл, интерференционную установку, высокоточный фазовый светодальномер и набор технических средств для определения метеопараметров [3].

Недостатком данного устройства является определение погрешности только для средств измерений длины.

Целью изобретения является повышение точности обеспечения аттестации, поверок и калибровки многофункциональных геодезических приборов (электронных тахеометров, цифровых нивелиров и др.) с одной метрологической базы (установки поверяемого прибора), при одновременной механической, электрической и оптической связи с функциональными блоками, необходимыми при обязательном соблюдении единства измерений для исследований и контроля всех метрологических характеристик поверяемого прибора.

Указанная цель достигается тем, что в универсальный метрологический комплекс, содержащий поверяемый геодезический прибор, автоколлиматоры, компаратор с набором мер и жезлов, интерференционную установку и средства для определения метеопараметров, дополнительно введены блоки поверки и калибровки вертикальных и горизонтальных углов, блок поверки и калибровки нивелиров и реек и блок термодатчиков, при этом поверяемый прибор установлен на поворотном столе и в процессе работы не снимается.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана принципиальная схема универсального метрологического геодезического комплекса (УМГК).

Устройство комплекса содержит поверяемый геодезический прибор 1, установленный на поворотном столе, блок поверки и калибровки средств измерений расстояний 2, блоки поверки и калибровки измерения горизонтальных и вертикальных углов 3 и 4, блок поверки и калибровки нивелиров и реек 5 и автономно расположенный блок термодатчиков 6 (16 каналов), соединенный с ЭВМ, при этом блок 2 содержит инварные (эталонные) жезлы 8 (1 м и 3 м, m(L)=1 мкм), систему микроскопов 9, композитный жезл 10 (L=10 м), соединенный через параллельную ветвь: направляющая 11 (L=25 м) - линейный базис 12 с системой зеркал (L=200 м) соединены с подвижным элементом 13 измерительного канала поверяемого прибора и далее через интерфейс поверяемого прибора для измерения расстояний 14 соединен с ЭВМ 7. Блок 3 содержит эталонную призму 15 (m( )=0.05''), круговой преобразователь 16, первый электронный счетчик 17 и блок интерфейса поверяемого прибора для измерения горизонтальных углов 18, при этом поверяемый прибор 1 имеет прямую электрическую связь с блоком 18. Блок 4 выполнен в виде линейного измерительного преобразователя 19 (m(L) 10 мкм), соединенного с ЭВМ 7 через второй электронный счетчик 20 и блок интерфейса поверяемого прибора измерения вертикальных углов 21, а блок 5 содержит оптико-механический компаратор 22, соединенный двумя параллельными ветвями: лазерный интерферометр 23 - эталонная инварная рейка 24, блок памяти поправок эталонной рейки 25 с блоком интерфейса поверяемого прибора для измерений превышений 26, при этом ЭВМ 7 имеет обратную электрическую связь с поверяемым геодезическим прибором 1.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Поверяемый геодезический прибор горизонтируется и центрируется на поворотном столе, расположенном на изолированном фундаменте.

1. Поверка дальномерной измерительной системы.

По эталонному жезлу 8 выставляется система микроскопов 9 и под ней проверяются расстояния между калиброванными отверстиями дополнительного композитного жезла 10, после чего дополнительный композитный жезл 10 устанавливается в направляющей 11, что обеспечивает базирование подвижного элемента 13 измерительного канала поверяемого прибора 1. Поверяемый прибор 1 поворачивают на известные углы: - по азимуту и - в вертикальном направлении для наведения через систему зеркал линейного базиса 12 на подвижный элемент измерительного канала поверяемого прибора (уголковый отражатель) 13, установленного в начальной контрольной точке дополнительного композитного жезла 10. Поверка дальномерного канала поверяемого прибора 1 выполняется перестановкой подвижного элемента измерительного канала поверяемого прибора 13 по калиброванным отверстиям дополнительного композитного жезла 10.

При поверке прибора на расстояниях менее 25 метров визирная ось его ориентируется, минуя линейный базис 12. Результаты поверки обрабатываются ЭВМ 7 через интерфейс 14 искусственной нейронной сетью, при этом выделяются систематическая и случайная составляющие погрешности дальномера поверяемого прибора, систематическая погрешность через обратную связь ЭВМ 7 - поверяемый прибор 1 может запоминаться в виде поправки в памяти поверяемого прибора 1.

2. Поверка измерительной системы горизонтальных углов.

Зрительная труба поверяемого прибора 1, сориентированная на подвижный элемент 13, остается неподвижной, а по грани эталонной призмы 15, ориентируется поворотный стол. В этом положении обнуляются показания электронного счетчика поверяемого прибора 1 и первого электронного счетчика 17 кругового преобразователя 16, результаты через интерфейс 18 запоминаются в памяти ЭВМ 7. В процессе поверки положение зрительной трубы остается неподвижным, а поворачивается поворотный стол по известным углам граней эталонной призмы 15.

3. Поверка измерительной системы вертикальных углов.

Зрительная труба поверяемого прибора 1 ориентируется при круге лево (Л), затем при круге право (П) на сетку нитей WEB-камеры (или на центр координатно-чувствительного фотодиода) блока линейного преобразователя 19, вычисляется и выставляется на табло поверяемого прибора значение места нуля (зенита). По лазерному указателю поверяемого прибора 1 или по указателю, установленному на его зрительной трубе, ориентируется WEB-камера (координатно-чувствительный приемник). Значения места нуля поверяемого прибора 1, второго электронного счетчика 20 линейного измерительного преобразователя 19, расстояние между ними, дискретность перемещения подвижного элемента линейного измерительного преобразователя 19 и известная систематическая погрешность линейного измерительного преобразователя блока 19 запоминаются в памяти ЭВМ 7. По результатам измерений выделяются систематическая и случайная составляющие погрешности вертикального круга поверяемого прибора, систематическая погрешность через обратную связь ЭВМ 7 - поверяемый прибор 1 может запоминаться в виде поправки в памяти поверяемого прибора 1.

4. Поверка измерительной системы для измерения превышений.

При поверке цифровых нивелиров эталонная инварная рейка 24 устанавливается на подвижной каретке оптико-механического компаратора 22 и ориентируется по его микроскопам, визирная ось поверяемого прибора 1 с помощью зеркал направляется на начало рейки. Заранее заданные известные расстояния между микроскопами оптико-механического компаратора 22 и поправки за эталонирование рейки из блока памяти поправок эталонной рейки 25 через интерфейс поверяемого прибора для измерения превышений 26 вводят в память ЭВМ 7, при этом лазерный интерферометр 23 используется только для контроля измерений. При неизвестных расстояниях между микроскопами лазерный интерферометр 23 используется в качестве эталонного средства измерений. По результатам измерений выделяются систематическая и случайная составляющие погрешности вертикального круга поверяемого прибора, систематическая погрешность через обратную связь ЭВМ 7 - поверяемый прибор 1 может запоминаться в виде поправки в памяти поверяемого прибора 1. При исследовании дополнительной погрешности поверяемого прибора 1, возникающей при отклонениях температуры от нормальной, используют систему термостатирования с блоком термодатчиков 6, которые расположены равномерно вдоль всей линии измерения расстояний и рядом с механическими блоками 8, 9, 10, 11, 12, 22 и 24 комплекса.

Источники информации

1. Спиридонов А.И. Основы геодезической метрологии. - М.: Картгеоцентр-Геодезиздат, 2003. - С.75-81.

2. Спиридонов А.И. Основы геодезической метрологии. - М.: Картгеоцентр-Геодезиздат, 2003. - С.81-82.

3. Спиридонов А.И. Основы геодезической метрологии. - М.: Картгеоцентр-Геодезиздат, 2003. - С.77-78, 83-86 (прототип).