RU2423664C2 - Method to align metering instrument and device for its realisation - Google Patents
Method to align metering instrument and device for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2423664C2 RU2423664C2 RU2009136660/28A RU2009136660A RU2423664C2 RU 2423664 C2 RU2423664 C2 RU 2423664C2 RU 2009136660/28 A RU2009136660/28 A RU 2009136660/28A RU 2009136660 A RU2009136660 A RU 2009136660A RU 2423664 C2 RU2423664 C2 RU 2423664C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- measuring device
- centering
- measured
- determined
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области геодезического приборостроения и может быть использовано при установке геодезического прибора в рабочее положение, а именно при центрировании прибора с целью исключения погрешности центрирования в измеряемых прибором величинах. Преимущественное использование изобретения - в электронных геодезических приборах, например электронных тахеометрах, светодальномерах, кодовых теодолитах, в лазерных приборах, задающих горизонтальные направления, и др., для центрирования отражателей, визирных марок и целей. Помимо этого изобретение может быть использовано и при центрировании оптических приборов, в основном - теодолитов.The invention relates to the field of geodetic instrument engineering and can be used when installing a geodetic instrument in a working position, namely when centering the instrument in order to eliminate centering errors in the values measured by the instrument. The predominant use of the invention is in electronic geodetic instruments, for example electronic total stations, light-range finders, code theodolites, in laser instruments that specify horizontal directions, and others, for centering reflectors, sight marks and targets. In addition, the invention can be used for centering optical instruments, mainly theodolites.
Известен способ измерения горизонтальных углов с автоматическим центрированием теодолита и сигналов, включающий центрирование теодолита и подставок в наблюдаемых точках, последовательную перестановку теодолита и сигналов в подставках (см. Борщ-Компониец В.И., Навитний A.M., Кныш Г.М. Маркшейдерское дело. Учебник для техникумов. - М.: Недра, 1985, с.119-120).A known method of measuring horizontal angles with automatic centering of the theodolite and signals, including centering the theodolite and supports at the observed points, sequential rearrangement of the theodolite and signals in the supports (see Borshch-Komponets V.I., Navitny AM, Knysh G.M. Mine surveying. A textbook for technical schools. - M .: Nedra, 1985, p.119-120).
Недостатком известного способа является сравнительно высокая трудоемкость производства измерений, а также использование для измерений нескольких штативов с целью переустановки на них теодолита и сигналов.The disadvantage of this method is the relatively high complexity of the measurement, as well as the use of several tripods for measurements in order to reinstall theodolite and signals on them.
Известен также способ центрирования геодезического прибора с помощью оптического центрира, при котором штатив устанавливают так, чтобы одна из его ножек оказалась на некотором удалении от точки, в которой производится центрирование, а за две другие ножки штатив перемещают, добиваясь расположения вертикальной оси оптического центирира вблизи точки центрирования и наблюдая за горизонтальностью положения головки штатива. После окончания предварительной установки штатива его ножки укрепляют, продолжая центрирование прибора при вдавливании их в землю. Затем, ослабив становой винт, измерительный прибор перемещают на головке штатива до совмещения центра сетки оптического центрира с точкой центрирования (см., например, Федоров В.И., Титов А.И., Холдобаев В.А. Практикум по инженерной геодезии и аэрогеодезии: Учебное пособие для вузов. - М.: Недра, 1987, с.56, § 21).There is also a method of centering a geodetic instrument using an optical plummet, in which the tripod is mounted so that one of its legs is at some distance from the point where the centering is performed, and the tripod is moved for the other two legs, achieving the vertical axis of the optical center near the point centering and observing the horizontal position of the tripod head. After the pre-installation of the tripod is completed, its legs are strengthened, continuing to center the device when they are pressed into the ground. Then, loosening the set screw, the measuring device is moved to the tripod head until the center of the optical center line grid is aligned with the center point (see, for example, Fedorov V.I., Titov A.I., Holdobaev V.A. Workshop on engineering geodesy and aero geodesy : Textbook for universities. - M .: Nedra, 1987, p. 56, § 21).
Недостатками указанного способа являются следующие: сравнительно большие затраты времени при вынужденном центрировании методом последовательных приближений, поскольку при каждом приведении вертикальной оси вращения измерительного прибора в отвесное положение нарушается горизонтирование прибора. В свою очередь, горизонтирование прибора приводит к нарушению выполненного центрирования и т.д. Кроме этого, остается неизвестным влияние остаточной величины погрешности центрирования.The disadvantages of this method are the following: a relatively large amount of time for forced centering by the method of successive approximations, since each time the vertical axis of rotation of the measuring device is brought into a vertical position, the instrument is not aligned horizontally. In turn, leveling the device leads to a violation of the centering, etc. In addition, the effect of the residual centering error remains unknown.
Заявителям известен способ аналитического центрирования измерительного прибора, выбранный в качестве прототипа, который включает предварительную, а затем окончательную установку измерительного прибора в рабочее положение, при этом окончательная установка в рабочее положение, центрирование прибора, выполняется аналитически путем измерения линейного и углового элементов погрешности центрирования и вычисления поправок в измеряемые прибором величины с учетом величин элементов погрешности центрирования (см. патент RU 2383862 С1, выданный на основании заявки №2008128890/28 (035627) от 14.07.2008 г.).Applicants know the method of analytical centering of the measuring device, selected as a prototype, which includes preliminary and then final installation of the measuring device in the working position, while the final installation in the working position, centering the device, is performed analytically by measuring the linear and angular elements of the error of centering and calculation amendments to the values measured by the device, taking into account the values of the elements of the centering error (see patent RU 2383862 C1, issued and on the basis of application No. 2008128890/28 (035627) dated 07/14/2008).
Недостатком указанного способа является необходимость непосредственного измерения элементов погрешности центрирования, что должно выполняться отдельно для каждого из элементов. Это увеличивает трудоемкость центрирования.The disadvantage of this method is the need for direct measurement of the elements of the error of centering, which must be performed separately for each of the elements. This increases the complexity of centering.
Известны устройства для центрирования геодезических приборов и оборудования, содержащие посадочные места для однозначной установки измерительных средств, чем обеспечивается центрирование с высокой точностью (см. Геодезические методы исследования деформаций сооружений/ А.К.Зайцев, С.В.Марфенко, Д.Ш.Михелев и др. - М.: Недра, 1991, с.29-32).Known devices for centering geodetic instruments and equipment containing seats for the unambiguous installation of measuring instruments, which ensures centering with high accuracy (see Geodetic methods for studying the deformation of structures / A.K. Zaitsev, S.V. Marfenko, D.Sh. Mikhelev et al. - M .: Nedra, 1991, p.29-32).
Недостатком указанных устройств является необходимость их стационарного закрепления на специальных устойчивых основаниях, что исключает возможность их использования при производстве массовых измерений.The disadvantage of these devices is the need for their stationary fixing on special stable bases, which excludes the possibility of their use in the production of mass measurements.
Известны устройства для автоматического центрирования теодолита и сигналов (визирных целей), состоящие из зрительной трубы, вращательно соединенной с баксой, которая вставляется во втулку подставки углоизмерительного прибора или сигнала, двух накрест расположенных цилиндрических уровней, прикрепленных к баксе. При использовании указанного устройства выполняют нивелирование и центрирование подставки, установленной на штатив, в которую устанавливают затем измерительный прибор или сигнал (см. Гусев Н.А. Маркшейдерско-геодезические инструменты и приборы. - М.: Недра, 1968, с.304-306).Known devices for the automatic centering of theodolite and signals (sighting targets), consisting of a telescope rotationally connected to the buck, which is inserted into the stand sleeve of the angle measuring device or signal, two crosswise cylindrical levels attached to the buck. When using the specified device, leveling and centering of the stand mounted on a tripod is carried out, in which the measuring device or signal is then installed (see Gusev N.A. Surveying and geodetic instruments and devices. - M .: Nedra, 1968, p. 304–306 )
Недостатком указанных устройств является длительный процесс центрирования, включающий переустановку оборудования, а также влияние на точность измерений остаточной неизвестной погрешности центрирования.The disadvantage of these devices is a long centering process, including reinstallation of the equipment, as well as the impact on the measurement accuracy of the residual unknown centering error.
Известен оптический центрир, состоящий из зрительной трубы, ось которой совмещена с вертикальной осью вращения прибора, сетки, призмы, изменяющей направление оси зрительной трубы, при этом плоскость, образованная осью зрительной трубы, совпадает с коллимационной плоскостью прибора либо образует с ней известный угол (см., например, Захаров А.И. Геодезические приборы: Справочник. - М.: Недра, 1989, с.46, рис.26, рис.27).A known optical plummet consisting of a telescope, the axis of which is aligned with the vertical axis of rotation of the device, a grid, a prism that changes the direction of the axis of the telescope, while the plane formed by the axis of the telescope coincides with the collimation plane of the device or forms a known angle with it (see ., for example, Zakharov A.I. Geodetic instruments: Reference book .-- M .: Nedra, 1989, p. 46, fig. 26, fig. 27).
Недостатком известного оптического центрира является то, что он не позволяет измерять и, тем самым, учитывать величины погрешностей центрирования, в результате чего требуется выполнять тщательную установку измерительного прибора над фиксированной точкой местности, что приводит к значительным затратам времени. Кроме того, даже после тщательного центрирования остаточная погрешность центрирования, особенно при точных и высокоточных измерениях на коротких расстояниях в стесненных условиях, сказывается на точности измерения направлений (отсчетов по горизонтальному кругу прибора), горизонтальных углов и расстояний и является для наблюдателя неизвестной.A disadvantage of the known optical plummet is that it does not allow to measure and, therefore, take into account the magnitude of the centering errors, as a result of which it is required to perform a careful installation of the measuring device over a fixed point in the terrain, which leads to a significant investment of time. In addition, even after careful centering, the residual centering error, especially for accurate and high-precision measurements at short distances in cramped conditions, affects the accuracy of measuring directions (readings along the horizontal circle of the instrument), horizontal angles and distances and is unknown to the observer.
Заявителям известно устройство для центрирования измерительного прибора, взятое в качестве прототипа, которое содержит оптический центрир, включающий в себя зрительную трубу, ось которой совмещена с вертикальной осью вращения измерительного прибора, а коллимационная плоскость зрительной трубы совмещена с коллимационной плоскостью измерительного прибора либо образует с ней известный угол. Указанная зрительная труба содержит микрометр с оптическим элементом, связанным с барабаном микрометра. Оптический элемент микрометра установлен с возможностью перемещения относительно оси зрительной трубы центрира. Кроме этого, указанное известное устройство содержит электронную систему регистрации и обработки информации, которая выполняет аналитические расчеты поправок в измеренные прибором величины с учетом измеренных величин линейного и углового элементов погрешности центрирования (см. патент RU 2383862 С1, выданный на основании заявки №2008128890/28(035627) от 14.07.2008 г.).Applicants know a device for centering a measuring device, taken as a prototype, which contains an optical plummet that includes a telescope, the axis of which is aligned with the vertical axis of rotation of the measuring device, and the collimation plane of the telescope is aligned with the collimation plane of the measuring device or forms a well-known angle. The specified telescope contains a micrometer with an optical element associated with the drum of the micrometer. The optical element of the micrometer is mounted with the possibility of movement relative to the axis of the telescope telescope. In addition, the specified known device contains an electronic system for recording and processing information, which performs analytical calculations of corrections to the values measured by the device, taking into account the measured values of the linear and angular elements of the centering error (see patent RU 2383862 C1, issued on the basis of application No. 2008128890/28 ( 035627) dated July 14, 2008).
Недостатком известного устройства (прототипа) является необходимость механического раздельного измерения линейного и углового элементов погрешности центрирования. Кроме того, при вычислениях линейного элемента погрешности центрирования необходимо вводить поправки в само значение линейного элемента из-за изменений паспортной высоты измерительного прибора в точке, в которой производится установка его в рабочее положение.A disadvantage of the known device (prototype) is the need for mechanical separate measurement of the linear and angular elements of the error of centering. In addition, when calculating the linear element of the centering error, it is necessary to introduce corrections to the value of the linear element itself due to changes in the nameplate height of the measuring device at the point at which it is set to its working position.
Для устранения указанных недостатков предлагается способ центрирования измерительного прибора аналитическим методом редуцирования измеренных прибором величин с учетом линейного и углового элементов погрешности центрирования, включающий предварительную установку измерительного прибора в рабочее положение, заключающуюся в горизонтировании, а именно в приведении вертикальной оси вращения прибора в отвесное положение, предварительном центрировании прибора в зафиксированной на местности точке, а именно в приведении изображения зафиксированной на местности точки в поле зрения оптического центрира прибора и в измерении величин, предусмотренных назначением прибора. Окончательная установка измерительного прибора в рабочее положение определяется в заявленном способе при соблюдении горизонтирования аналитическим совмещением отвесного положения вертикальной оси вращения прибора с зафиксированной на местности точкой, в которой выполняется центрирование. Для этого производится измерение высоты измерительного прибора, измерение линейного и углового элементов погрешности центрирования, определяемых соответственно как расстояние в горизонтальной плоскости между зафиксированной на местности точкой, в которой выполняют центрирование, и проекцией вертикальной оси вращения измерительного прибора, положение которой определяется из первоначального исходного положения прибора, и углом между направлением линейного элемента погрешности центрирования и выбранным при установке прибора в рабочее положение исходным направлением. Особенностью предлагаемого способа является то, что после предварительного горизонтирования и центрирования измерительного прибора фиксируют его исходное положение, в том числе относительно выбранного исходного направления, совпадающего, например, с одной из измеряемых линий или с одной из сторон измеряемого горизонтального угла или направления, затем подъемными винтами подставки измерительного прибора либо перемещениями визирной оси зрительной трубы центрира измерительного прибора совмещают вертикальную ось вращения прибора либо визирную ось его центрира с зафиксированной на местности точкой, в которой выполняется центрирование. Далее фиксируют полученное положение измерительного прибора либо его центрира относительно первоначального исходного положения, вычисляют линейный и угловой элементы погрешности центрирования, вычисляют поправки в измеренные прибором величины с учетом значений элементов погрешности центрирования, вычисляют определяемые величины (расстояния, горизонтальные углы, направления и др.).To eliminate these drawbacks, a method is proposed for centering the measuring device by the analytical method of reducing the values measured by the device, taking into account the linear and angular elements of the centering error, including the preliminary installation of the measuring device in the working position, which consists in leveling, namely, bringing the vertical axis of rotation of the device into a vertical position, preliminary centering the device at a point fixed on the ground, namely in bringing the image of ksirovannoy on the ground point in sight of the optical plummet of the device and the measurement values provided by the unit designation. The final installation of the measuring device in the working position is determined in the claimed method, subject to horizontal alignment by analytical alignment of the vertical position of the vertical axis of rotation of the device with a fixed point on the ground at which centering is performed. To do this, measure the height of the measuring device, measure the linear and angular elements of the centering error, respectively defined as the distance in the horizontal plane between the point fixed at the location at which the centering is performed and the projection of the vertical axis of rotation of the measuring device, the position of which is determined from the initial initial position of the device , and the angle between the direction of the linear element of the centering error and the one selected when installing the device in the work Others source direction position. A feature of the proposed method is that after preliminary leveling and centering the measuring device, its initial position is fixed, including relative to the selected initial direction, coinciding, for example, with one of the measured lines or on one side of the measured horizontal angle or direction, then with lifting screws the stands of the measuring device or by moving the sight axis of the telescope of the center of the measuring device combine the vertical axis of rotation of the device about his sighting axis collimator with a fixed point on the ground, in which the centering is performed. Next, the obtained position of the measuring device or its centering relative to the initial starting position is recorded, the linear and angular elements of the centering error are calculated, the corrections to the values measured by the device are calculated taking into account the values of the elements of the centering error, calculated values (distances, horizontal angles, directions, etc.) are calculated.
Сущность способа, использование которого устраняет влияние погрешности центрирования прибора на точность измеряемых величин, а также конструкции устройств с учетом различных вариантов датчиков отклонения вертикальной оси вращения измерительного прибора, предназначенных для осуществления заявляемого способа, поясняются на схемах, приведенных на фиг.1, 2, 3, 4 и 5.The essence of the method, the use of which eliminates the influence of the centering error of the device on the accuracy of the measured values, as well as the design of the devices, taking into account various versions of the deviation sensors of the vertical axis of rotation of the measuring device designed to implement the inventive method, are explained in the diagrams shown in figures 1, 2, 3 , 4 and 5.
Обозначения, использованные на фиг.1:Designations used in figure 1:
- xAy - условная прямоугольная система координат, ось х которой ориентирована по проекции на горизонтальную плоскость стороны измеряемого угла, расстояния или направления, определяемого отсчетом по горизонтальному кругу измерительного прибора;- xAy - conditional rectangular coordinate system, the x axis of which is oriented according to the projection onto the horizontal plane of the side of the measured angle, distance or direction, determined by counting along the horizontal circle of the measuring device;
- AO - точка, зафиксированная на местности, в которой производится центрирование геодезического прибора;- A O - a point fixed on the terrain in which the centering of the geodetic instrument is performed;
- A - точка, являющаяся фактической проекцией вертикальной оси вращения измерительного прибора;- A - point, which is the actual projection of the vertical axis of rotation of the measuring device;
- B и C - точки, на которые выполняется визирование измерительным прибором при производстве измерений;- B and C are the points at which the sight is measured by the measuring device during the measurement;
- l - линейный элемент погрешности центрирования;- l is a linear element of the error of centering;
- γ - угловой элемент погрешности центрирования;- γ is the angular element of the centering error;
- N и NO с индексами стороны измеряемого горизонтального угла (направления) - соответственно измеренное и определяемое направления;- N and N O with indices of the side of the measured horizontal angle (direction) - respectively measured and determined direction;
- β и βO - соответственно измеренный и определяемый горизонтальные углы, вычисляемые как разности соответствующих направлений;- β and β O are the respectively measured and determined horizontal angles, calculated as the differences of the corresponding directions;
- L и LO с индексами направлений - соответственно измеренное и определяемое расстояния;- L and L O with direction indices - respectively measured and determined distances;
- ΔβAB и ΔβAC - угловые поправки в измеренные направления, соответственно в NAB и NAC;- Δβ AB and Δβ AC are the angular corrections in the measured directions, respectively, in N AB and N AC ;
- αOAB и αOAC - условные дирекционные углы соответствующих сторон определяемого горизонтального угла (направления) в принятой условной системе прямоугольных координат;- α OAB and α OAC - conditional directional angles of the respective sides of the determined horizontal angle (direction) in the adopted conditional system of rectangular coordinates;
- αAC - условный дирекционный угол фактического направления линии АС в принятой условной системе прямоугольных координат.- α AC is the conditional directional angle of the actual direction of the AC line in the adopted conditional system of rectangular coordinates.
Обозначения на фиг.2.Designations in figure 2.
A, AO, xAy, l, γ, βO - соответствуют обозначениям, приведенным на фиг.1. Дополнительные обозначения:A, A O , xAy, l, γ, β O - correspond to the notation shown in figure 1. Additional notation:
P - точка на вертикальной оси вращения измерительного прибора, относительно которой происходит отклонение указанной оси вращения при наведении визирной оси центрира прибора на зафиксированную на местности точку AO;P is the point on the vertical axis of rotation of the measuring device, relative to which the specified axis of rotation deviates when the sighting axis of the center of the instrument is pointed at a point A O fixed on the ground;
h=РА - высота измерительного прибора, определяемая по отвесной линии расстоянием между точкой Р и точкой AO;h = PA - the height of the measuring device, determined by a vertical line, the distance between the point P and point A O ;
δ - угол отклонения вертикальной оси вращения измерительного прибора при наведении визирной оси центрира в точку AO;δ is the angle of deviation of the vertical axis of rotation of the measuring device when pointing the center axis of the plummet to point A O ;
V - горизонтальная плоскость, параллельная плоскости прямоугольной системы координат xAy; проходит на высоте h от точки AO через точку P;V is the horizontal plane parallel to the plane of the rectangular coordinate system xAy; passes at a height h from point A O through point P;
W - плоскость, перпендикулярная к вертикальной оси вращения прибора после направления ее на точку AO; параллельна плоскости горизонтального круга измерительного прибора; соответствует плоскости V, отклоненной от первоначального положения на угол δ; проходит через точку Р;W is the plane perpendicular to the vertical axis of rotation of the device after directing it to point A O ; parallel to the plane of the horizontal circle of the measuring device; corresponds to a plane V deviated from the initial position by an angle δ; passes through point P;
x' и y' - показания датчика 2 (фиг.3) отклонений вертикальной оси вращения измерительного прибора соответственно по оси Ax и по оси Ay выбранной условной системы прямоугольных координат xAy;x 'and y' are the readings of sensor 2 (Fig. 3) of deviations of the vertical axis of rotation of the measuring device, respectively, along the axis Ax and along the axis Ay of the selected conventional system of rectangular coordinates xAy;
t=PA' - плечо датчика 2 (фиг.3).t = PA '- the shoulder of the sensor 2 (figure 3).
Обозначения на фиг.3:Designations in figure 3:
1 - измерительный прибор;1 - measuring device;
2 - датчик отклонений вертикальной оси вращения измерительного прибора;2 - sensor deviations of the vertical axis of rotation of the measuring device;
3 - аналоговый блок вычисления линейного и углового элементов погрешности центрирования;3 - analog block for calculating the linear and angular elements of the error of centering;
4 - блок ввода высоты измерительного прибора;4 - input unit height measuring device;
5 - блок регистрации линейного элемента погрешности центрирования;5 - block registration linear element of the error of centering;
6 - блок регистрации углового элемента погрешности центрирования;6 - block registration angular element error centering;
7 - блок регистрации измеренных расстояний;7 - unit for recording measured distances;
8 - аналоговый блок вычисления координат;8 - analog unit for calculating coordinates;
9 - блок регистрации измеренных горизонтальных углов;9 - unit for recording measured horizontal angles;
10 - аналоговый блок вычисления дирекционных углов;10 - analog block calculating the directional angles;
11 - блок вычисления поправок в измеренные направления;11 - unit for calculating corrections in the measured directions;
12 - аналоговый блок вычисления определяемых расстояний;12 - analog unit for calculating the determined distances;
13 - блок вычисления определяемых горизонтальных углов;13 is a unit for calculating the determined horizontal angles;
14 - блок вычисления определяемых направлений;14 - unit for calculating the determined directions;
15 - блок регистрации измеренных направлений;15 - block registration of measured directions;
16 - блок регистрации определяемых расстояний;16 - unit for detecting determined distances;
17 - блок регистрации определяемых горизонтальных углов;17 - unit for detecting determined horizontal angles;
18 - блок регистрации определяемых направлений;18 - block registration of determined directions;
19 - запоминающее устройство.19 is a storage device.
Обозначения на фиг.4:Designations in figure 4:
поз. P - см. обозначение на фиг.2;pos. P - see the designation in figure 2;
поз. 3 - см. обозначение на фиг.3;pos. 3 - see the designation in figure 3;
20 - подставка измерительного прибора;20 - stand measuring device;
21, 22 и 23 - подъемные винты подставки измерительного прибора;21, 22 and 23 - lifting screws of the stand of the measuring device;
24, 25 и 26 - кодовые датчики линейных или угловых перемещений подъемных винтов подставки измерительного прибора;24, 25 and 26 - code sensors for linear or angular movements of the lifting screws of the stand of the measuring device;
27 - датчик углового положения осей подъемных винтов подставки относительно коллимационной плоскости измерительного прибора;27 - a sensor of the angular position of the axes of the lifting screws of the stand relative to the collimation plane of the measuring device;
R-R - след на горизонтальной плоскости от коллимационной плоскости измерительного прибора, совпадающий с осью координат Ax прямоугольной системы координат xAy, установленной, например, в направлении выбранной в качестве исходной стороны измеряемого горизонтального угла.R-R - the trace on the horizontal plane from the collimation plane of the measuring device, coinciding with the coordinate axis Ax of the rectangular coordinate system xAy, installed, for example, in the direction selected as the initial side of the measured horizontal angle.
Обозначения на фиг.5:Designations in figure 5:
поз. Р - см. обозначение на фиг.2;pos. P - see the designation in figure 2;
поз. 3 - см. обозначение на фиг.3;pos. 3 - see the designation in figure 3;
поз. R-R - см. обозначение на фиг.4;pos. R-R - see the designation in figure 4;
28 - зрительная труба центрира измерительного прибора;28 - the telescope of the centering of the measuring device;
29 - объектив зрительной трубы;29 - a telescope lens;
30 - призма, изменяющая направление визирной оси зрительной трубы;30 - a prism that changes the direction of the sight axis of the telescope;
31 - сетка зрительной трубы;31 - mesh telescope;
32 - окуляр зрительной трубы;32 - eyepiece of the telescope;
33 - регулировочный винт положения визирной оси зрительной трубы центрира в коллимационной плоскости зрительной трубы центрира;33 - adjusting screw position of the sighting axis of the telescope of the plummet in the collimation plane of the telescope of the plummet;
34 - регулировочный винт положения визирной оси зрительной трубы центрира в плоскости, перпендикулярной коллимационной плоскости зрительной трубы центрира;34 - adjusting screw position of the sighting axis of the telescope of the plummet in a plane perpendicular to the collimation plane of the telescope of the plummet;
35 и 36 - кодовые датчики линейных или угловых перемещений регулировочных винтов положения визирной оси зрительной трубы центрира;35 and 36 - code sensors for linear or angular displacements of the adjusting screws for the position of the center line of sight of the telescope telescope;
t - плечо регулировочных винтов, соответствующее расстоянию между осями регулировочных винтов и точкой Р.t is the shoulder of the adjusting screws corresponding to the distance between the axes of the adjusting screws and point P.
Рассмотрим схему, поясняющую аналитическое центрирование измерительного прибора, приведенную на фиг.1.Consider a diagram illustrating the analytical centering of the measuring device shown in figure 1.
При измерении горизонтального угла βO и расстояний LOAB и LOAC проекция вертикальной оси вращения измерительного прибора не совпала с вершиной AO измеряемого угла, а оказалась в точке A. При этом были измерены горизонтальный угол β и расстояния LAB и LAC. Соответственно были взяты направления (отсчеты по горизонтальному кругу измерительного прибора) NAB и NAC.When measuring the horizontal angle β O and the distances L OAB and L OAC, the projection of the vertical axis of rotation of the measuring device did not coincide with the vertex A O of the measured angle, but turned out to be point A. The horizontal angle β and the distances L AB and L AC were measured. Accordingly, the directions (counts along the horizontal circle of the measuring device) N AB and N AC were taken.
Выберем условную систему координат xAy, ось Ax которой совпадает с направлением AB(NAB).We choose a conditional coordinate system xAy whose axis Ax coincides with the direction AB (N AB ).
Из решения прямой геодезической задачи (см., например, Афанасьев В.Г., Егоров А.П. Геодезия и маркшейдерское дело в транспортном строительстве. М.: Недра, 1978, § 14, с.21-23) найдем координаты точек AO, B и C в указанной системе координат (очевидно, что xA=0 и yA=0):From the solution of the direct geodesic problem (see, for example, Afanasyev VG, Egorov AP Geodesy and surveying in transport construction. M: Nedra, 1978, § 14, p.21-23) we find the coordinates of points A O , B and C in the specified coordinate system (it is obvious that x A = 0 and y A = 0):
Из решения обратной геодезической задачи найдем условные дирекционные углы αOAB и αOAC определяемых направлений NOAB и NOAC соответственно и определяемые расстояния LOAB и LOAC:From the solution of the inverse geodesic problem, we find the conditional directional angles α OAB and α OAC of the determined directions N OAB and N OAC, respectively, and the determined distances L OAB and L OAC :
Поправки ΔβAB и ΔβAC в измеренные направления NAB и NAC определяются по разностям соответствующих дирекционных углов:Corrections Δβ AB and Δβ AC to the measured directions N AB and N AC are determined by the differences of the corresponding directional angles:
В формулах (3) αAB=0°(360°), а αAC=β.In formulas (3), α AB = 0 ° (360 °), and α AC = β.
Таким образом,In this way,
Разность дирекционных углов даст значение определяемого горизонтального угла:The difference in directional angles will give the value of the determined horizontal angle:
Следует отметить, что возможен выбор двух и более независимых систем прямоугольных координат, оси х которых будут совпадать с соответствующими измеряемыми направлениями. В этих случаях координаты точки AO следует определять во всех выбранных системах координат, а значение определяемых горизонтальных углов вычислять по разностям соответствующих направлений, измеренного и определяемого.It should be noted that it is possible to select two or more independent systems of rectangular coordinates, the x-axis of which will coincide with the corresponding measured directions. In these cases, the coordinates of the point A O should be determined in all selected coordinate systems, and the value of the determined horizontal angles should be calculated from the differences of the corresponding directions, measured and determined.
Рассмотрим схему, поясняющую вычисление линейного и углового элементов погрешности центрирования (фиг.2).Consider a diagram illustrating the calculation of the linear and angular elements of the error of centering (figure 2).
После предварительной установки измерительного прибора в точке AO вертикальная ось вращения измерительного прибора РА фактически может оказаться в точке А. При этом плоскость PAx совпадает с коллимационной плоскостью измерительного прибора либо образует с ней известный угол. После совмещения визирной оси измерительного прибора с помощью подъемных винтов подставки с зафиксированной на местности точкой AO, что наблюдается в окуляр 32 зрительной трубы 28 центрира измерительного прибора (фиг.5), угол отклонения δ этой оси (PAO) и угол γ между направлением коллимационной плоскости измерительного прибора и направлением линейного элемента l погрешности центрирования измеряются датчиком отклонений вертикальной оси измерительного прибора. Высота h измерительного прибора составляется расстоянием по отвесной линии между точкой AO и фиксированной механической частью прибора, расстояние от которой до точки P прибора известно по его конструкции и является паспортным его значением. Из геометрических построений, приведенных на фиг.2, найдем:After the measuring device is pre-installed at point A O, the vertical axis of rotation of the measuring device RA can actually be at point A. Moreover, the plane PAx coincides with the collimation plane of the measuring device or forms a known angle with it. After combining the sighting axis of the measuring device with the lifting screws of the stand with the point A O fixed on the ground, which is observed in the
где x' и y' - измеренные датчиком отклонения его чувствительного элемента по осям Ax и Ay выбранной условной системы прямоугольных координат xAy, пропорциональные координатам точки AO (xOA;yOA) в той же системе координат.where x 'and y' are the deviations of its sensitive element measured by the sensor along the axes Ax and Ay of the selected conditional system of rectangular coordinates xAy, proportional to the coordinates of the point A O (x OA ; y OA ) in the same coordinate system.
После получения величин линейного и углового элементов погрешности центрирования положение измерительного прибора приводится к первоначальному, соответствующему предварительной его установке в рабочее положение, выполняется измерение расстояний, направлений, горизонтальных углов и вычисление определяемых величин по алгоритму, представленному формулами (1) - (5). Следует отметить, что измерение необходимых величин, предусмотренных назначением прибора, может выполняться непосредственно после предварительной установки измерительного прибора в рабочее положение. Тем самым не будет необходимости в повторном горизонтировании прибора.After obtaining the values of the linear and angular elements of the centering error, the position of the measuring device is reduced to the initial one, corresponding to its preliminary installation in the working position, the distances, directions, horizontal angles are measured and the determined values are calculated according to the algorithm represented by formulas (1) - (5). It should be noted that the measurement of the required values provided by the purpose of the device can be performed immediately after the preliminary installation of the measuring device in the working position. Thereby there will be no need to re-level the device.
Устройство для осуществления центрирования измерительного прибора, схема которого представлена на фиг.3, работает следующим образом.A device for centering the measuring device, a diagram of which is presented in figure 3, works as follows.
После предварительной установки измерительного прибора 1 (его горизонтировании, т.е. приведении вертикальной оси вращения в отвесное положение, и предварительном центрировании, т.е. в приведении изображения зафиксированной на местности точки, в которой выполняется центрирование, в поле зрения центрира измерительного прибора), фиксируют указанную предварительную установку, заключающуюся в ориентировании коллимационной плоскости измерительного прибора на выбранное на местности исходное направление, совпадающее, например, с одной из сторон измеряемого горизонтального угла, что регистрируется значением измеренного направления, и регистрации показаний датчика 2 отклонений вертикальной оси вращения измерительного прибора. Далее выполняют измерение расстояний, горизонтальных углов, направлений и их регистрацию. Затем, например, подъемными винтами подставки измерительного прибора либо регулировочными винтами зрительной трубы центрира прибора совмещают вертикальную ось вращения прибора с зафиксированной на местности точкой AO. После этого датчик 2 регистрирует полученное отклонение вертикальной оси вращения прибора относительно ее исходного положения и направления коллимационной плоскости измерительного прибора. Аналоговый блок 3 вычисления линейного и углового элементов погрешности центрирования, установленный с возможностью приема сигналов от датчика 2 и из блока 4 ввода высоты измерительного прибора, производит обработку информации, поступившей с датчика 2 и из блока 4. Значение углового элемента погрешности центрирования определяется по показанию датчика 2 как угол γ между коллимационной плоскостью измерительного прибора и плоскостью APAO, в которой лежит отрезок l линейного элемента погрешности центрирования (см. фиг.2). Значение линейного элемента погрешности центрирования вычисляется в блоке 3 по формуле (6), а значение углового элемента погрешности центрирования - по формуле (7). Блок 3 установлен с возможностью передачи информации в блоки 5 и 6 регистрации линейного и углового элементов погрешности центрирования. Аналоговый блок 8 установлен с возможностью приема сигналов из блоков 5 и 6, а также из блоков 7 (регистрации измеренных расстояний) и 9 (регистрации измеренного горизонтального угла), и передачи сигналов в аналоговые блоки 10 (вычисления дирекционных углов) и 12 (вычисления определяемых расстояний). По алгоритму, представленному формулами (1), в блоке 8 производится вычисление координат точек в принятой условной системе координат. В блоках 10 и 12 по алгоритму, представленному формулами (2), производится вычисление дирекционных углов и определяемых расстояний. Блок 10 установлен с возможностью передачи сигнала в блок 11 вычисления поправок в измеренные направления, а также с возможностью передачи сигналов в блок 13 вычисления определяемых горизонтальных углов, что осуществляется по формуле (5) разности дирекционных углов. Для вычисления поправок в измеренные направления блок 11 установлен с возможностью приема сигнала из блока 9 (регистрации измеренных горизонтальных углов) и передачи сигнала в блок 14 (вычисления определяемых направлений). В блоке 11 выполняется вычисление разностей дирекционных углов по формуле (3). Блок 14, в свою очередь, установлен с возможностью приема сигнала из блока 15 регистрации измеренных направлений. Вычисление определяемых направлений производится по формуле (4) разности измеренного направления и его поправки. Блоки 12, 13 и 14 установлены с возможностью передачи сигналов в соответствующие блоки 16 (регистрации определяемых расстояний), 17 (регистрации определяемого горизонтального угла) и 18 (регистрации определяемых направлений). Далее информация с блоков 16, 17 и 18 поступает в запоминающее устройство 19, которое установлено с возможностью приема информации с указанных блоков.After preliminary installation of the measuring device 1 (its horizontal position, i.e., bringing the vertical axis of rotation to a vertical position, and preliminary centering, i.e., bringing the image of the point fixed at the location at which the centering is performed, into the field of view of the center of the measuring device) , fix the specified preset, which consists in orienting the collimation plane of the measuring device to the selected direction on the ground, coinciding, for example, with one of the horon of the measured horizontal angle, which is recorded by the value of the measured direction, and registration of the sensor 2 deviations of the vertical axis of rotation of the measuring device. Next, they measure distances, horizontal angles, directions and register them. Then, for example, the vertical axis of rotation of the device with the point A O fixed on the ground is combined with the lifting screws of the stand of the measuring device or the adjusting screws of the telescope of the centering of the device. After that, the sensor 2 registers the obtained deviation of the vertical axis of rotation of the device relative to its initial position and the direction of the collimation plane of the measuring device. The
Датчик отклонений вертикальной оси вращения измерительного прибора от отвесного положения может быть выполнен двухосевым, отслеживающим наклон прибора по двум осям, Ax и Ay. Подобные датчики размещают в современных электронных тахеометрах и цифровых теодолитах (см., например, Дементьев В.Е. Современная геодезическая техника и ее применение: Учебное пособие для вузов. - Изд. 2-е. - М.: Академический Проект, 2008, гл. 2, разд. 2.10, с.159). При разработке конструкции указанного датчика необходимо увеличить диапазон его измерений до 2°.The sensor deviations of the vertical axis of rotation of the measuring device from a plumb position can be made biaxial, tracking the tilt of the device along two axes, Ax and Ay. Such sensors are placed in modern electronic tacheometers and digital theodolites (see, for example, Dementiev V.E. Modern geodetic technology and its application: Textbook for universities. - Ed. 2nd. - M .: Academic Project, 2008, Ch. . 2, section 2.10, p. 159). When developing the design of the specified sensor, it is necessary to increase the range of its measurements to 2 °.
Одну из осей указанного датчика необходимо совместить с положением коллимационной плоскости измерительного прибора либо установить по отношению к ней под известным углом.One of the axes of the specified sensor must be combined with the position of the collimation plane of the measuring device or set in relation to it at a known angle.
Датчик может располагаться в любой части измерительного прибора, в том числе и непосредственно на центрире измерительного прибора.The sensor can be located in any part of the measuring device, including directly on the center of the measuring device.
Во втором варианте упомянутого датчика его функции совмещены с подъемными винтами подставки измерительного прибора, для чего подъемные винты снабжены кодовыми датчиками линейных или угловых перемещений (см. фиг.4), а группа подъемных винтов снабжена датчиком их положения в горизонтальной плоскости относительно коллимационной плоскости R-R измерительного прибора. Для этого достаточно только одного указанного датчика положения подъемных винтов, поскольку конструктивно взаимное расположение осей подъемных винтов известно.In the second variant of the said sensor, its functions are combined with the lifting screws of the stand of the measuring device, for which the lifting screws are equipped with encoders for linear or angular displacements (see Fig. 4), and the group of lifting screws is equipped with a sensor for their position in the horizontal plane relative to the collimation plane RR of the measuring instrument. For this, only one of the indicated sensors for the position of the lifting screws is sufficient, since structurally the relative position of the axes of the lifting screws is known.
Для функционирования датчика 2 отклонений вертикальной оси вращения измерительного прибора аналоговый блок 3 вычисления линейного и углового элементов погрешности центрирования установлен с возможностью приема сигналов от кодовых датчиков 24, 25 и 26 подъемных винтов 21, 22 и 23 подставки 20 измерительного прибора и сигнала от датчика 27 положения осей подъемных винтов относительно коллимационной плоскости измерительного прибора.For the functioning of the sensor 2 deviations of the vertical axis of rotation of the measuring device, the
Рассмотрим работу предлагаемого датчика.Consider the operation of the proposed sensor.
После предварительной установки измерительного прибора в рабочее положение электронная система фиксирует показания кодовых датчиков 24, 25 и 26, регистрирующих линейные или угловые перемещения подъемных винтов 21, 22 и 23 и показание датчика 27 положения коллимационной плоскости прибора, ориентированной по выбранному исходному направлению, относительно осей подъемных винтов. Выполняют измерение величин, предусмотренных назначением прибора. Далее подъемными винтами 21, 22 и 23 подставки 20 приводят вертикальную ось (РА) вращения измерительного прибора в направление на зафиксированную на местности точку AO, в которой выполняют центрирование измерительного прибора (см. фиг.2). Повторно блок 3 фиксирует показания кодовых датчиков подъемных винтов. Далее в блоке 3 выполняется вычисление линейного и углового элементов погрешности центрирования с учетом разностей показаний кодовых датчиков при предварительной и окончательной установках прибора и показаний датчика отклонения вертикальной оси вращения прибора. Последующая обработка информации аналогична приведенной выше.After pre-setting the measuring device to the working position, the electronic system records the readings of the
В соответствии с приемами решения задач в аналитической геометрии (см., например, Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. Изд. 7-е стереотип.- М.: Гос. изд. технико-технич. литературы, 1957, разд. Б, п.9, с.221-227), плоскость V может быть представлена уравнениемIn accordance with the methods of solving problems in analytical geometry (see, for example, Bronstein I.N., Semendyaev K.A.Math reference book for engineers and students of technical colleges. Ed. 7th stereotype.- M .: State ed. technical literature, 1957, section B, item 9, p.221-227), plane V can be represented by the equation
Поскольку в данном случае A1=0, B1=0, C1=1, то уравнение данной плоскости можно записать в видеSince in this case A 1 = 0, B 1 = 0, C 1 = 1, the equation of this plane can be written in the form
в котором D1=-h.in which D 1 = -h.
Уравнение плоскости W также может быть записано как в видеThe equation of the plane W can also be written as
так и в координатной форме, как уравнение плоскости, проходящей через три точки: M1(x1;y1;z1), M2(x2;y2;z2), M3(x3;y3;z3); то есть в матричной форме:and in coordinate form, as the equation of a plane passing through three points: M 1 (x 1 ; y 1 ; z 1 ), M 2 (x 2 ; y 2 ; z 2 ), M 3 (x 3 ; y 3 ; z 3 ); i.e. in matrix form:
Точки M1, M2, M3 соответствуют трем подъемным винтам подставки измерительного прибора. Их координаты x и y определяются по геометрическим параметрам подставки и положению коллимационной плоскости измерительного прибора в выбранной условной системе прямоугольных координат. При предварительной установке измерительного прибора в рабочее положение указанные координаты определяются однозначно и не меняются на данной станции в процессе производства измерений. Координаты z указанных точек M получают по показаниям кодовых датчиков подъемных винтов подставки измерительного прибора как разности отсчетов m:Points M 1 , M 2 , M 3 correspond to the three lifting screws of the meter stand. Their x and y coordinates are determined by the geometric parameters of the stand and the position of the collimation plane of the measuring device in the selected conventional system of rectangular coordinates. When pre-installing the measuring device in the operating position, the specified coordinates are determined unambiguously and do not change at this station during the measurement process. The z coordinates of the indicated points M are obtained from the readings of the encoders of the lifting screws of the stand of the measuring device as the difference of readings m:
где m - отсчеты по кодовым датчикам подъемных винтов подставки после совмещения вертикальной оси вращения измерительного прибора с зафиксированной на местности точкой AO, в которой выполняют центрирование; mO - отсчеты по кодовым датчикам подъемных винтов подставки после выполнения предварительной установки измерительного прибора в рабочее положение.where m are the readings on the encoders of the lifting screws of the stand after combining the vertical axis of rotation of the measuring device with the point A O fixed on the ground at which centering is performed; m O - readings on the code sensors of the stand lifting screws after the preliminary installation of the measuring device in the working position.
Из решения матрицы (11) получают значения искомых коэффициентов A2, B2, C2 и D2 уравнения (10).From the solution of matrix (11), the values of the desired coefficients A 2 , B 2 , C 2 and D 2 of equation (10) are obtained.
Угол между плоскостями V и W определяется из выражения:The angle between the planes V and W is determined from the expression:
С учетом полученных выше значений коэффициентов уравнений можно записать для рассматриваемого случая:Given the above values of the coefficients of the equations can be written for the case under consideration:
Алгоритм определения угла отклонения δ вертикальной оси вращения измерительного прибора от отвесного положения, которое она принимала при предварительной установке измерительного прибора в рабочее положение, реализуется в аналоговом блоке 3 устройства. В этом же блоке выполняется и вычисление линейного элемента погрешности центрирования по формуле (6).The algorithm for determining the angle of deviation δ of the vertical axis of rotation of the measuring device from the plumb position that it took when the measuring device was previously installed in the working position is implemented in the
Угловой элемент погрешности центрирования находится исходя из следующих соображений.The corner element of the centering error is based on the following considerations.
Уравнение нормали к плоскости W, проходящей через точку P(xP;yP;zP), имеет вид (с учетом того, что xP=0, yP=0 и zP=h):The equation of the normal to the plane W passing through the point P (x P ; y P ; z P ) has the form (taking into account that x P = 0, y P = 0 and z P = h):
Из решения уравнения (15) и уравнения плоскости xAy, в которой располагается выбранная условная система прямоугольных координат, получают значения координат xOA и yOA точки AO (см. фиг.2). Далее, подстановкой полученных координат в формулу (7) вычисляют значение углового элемента погрешности центрирования.From the solution of equation (15) and the equation of the xAy plane in which the selected conditional system of rectangular coordinates is located, the coordinates x OA and y OA of the point A O are obtained (see FIG. 2). Next, by substituting the obtained coordinates in formula (7), the value of the angular element of the centering error is calculated.
Указанный алгоритм вычисления углового элемента погрешности центрирования также реализуется в аналоговом блоке 3 устройства.The specified algorithm for calculating the angular element of the centering error is also implemented in the
Контрольное вычисление линейного элемента погрешности центрирования может быть выполнено по формулеThe control calculation of the linear element of the centering error can be performed by the formula
Датчик 2 (фиг.3) отклонений вертикальной оси вращения измерительного прибора, как один из его возможных вариантов, может быть также функционально совмещен со зрительной трубой центрира измерительного прибора. На фиг.5 представлена схема упомянутого датчика. Зрительная труба 28 центрира установлена с возможностью угловых перемещений относительно вертикальной оси вращения измерительного прибора, для чего снабжена двумя регулировочными винтами 33 и 34, ось одного из которых, например винта 33, расположена в коллимационной плоскости измерительного прибора либо образует с ней известный угол, а ось второго регулировочного винта 34 перпендикулярна к оси первого регулировочного винта (фиг.5б). Каждый из регулировочных винтов снабжен кодовым датчиком 35 и 36 линейных или угловых перемещений регулировочных винтов, при этом кодовые датчики установлены с возможностью передачи сигнала в аналоговый блок 3 вычисления линейного и углового элементов погрешности центрирования. Коллимационная плоскость зрительной трубы 28 центрира совмещена с коллимационной плоскостью измерительного прибора либо образует с ней известный угол.Sensor 2 (FIG. 3) of the deviations of the vertical axis of rotation of the measuring device, as one of its possible options, can also be functionally combined with the telescope of the center of the measuring device. Figure 5 presents a diagram of the aforementioned sensor. The
Датчик работает следующим образом.The sensor operates as follows.
При предварительной установке измерительного прибора в рабочее положение визирная ось зрительной трубы центрира, определяемая отвесной линией в точке P, совпадает с вертикальной осью вращения измерительного прибора. При этом регистрируются показания кодовых датчиков: nO35 и nO36. Здесь рассматривается случай, когда ось регулировочного винта 33 совпадает с коллимационной плоскостью зрительной трубы центрира (и измерительного прибора). После выполнения измерений, предусмотренных назначением прибора, регулировочными винтами 33 и 34 выполняют наведение визирной оси зрительной трубы центрира на зафиксированную на местности точку AO, в которой выполняется центрирование. Фиксируют новые показания кодовых датчиков: n35 и n36.When the measuring device is pre-installed in the working position, the sighting axis of the centering telescope, defined by a vertical line at point P, coincides with the vertical axis of rotation of the measuring device. In this case, the readings of the code sensors are recorded: n O35 and n O36 . Here we consider the case when the axis of the adjusting
Разницы показаний каждого из датчиков, переведенные в линейную меру перемещения регулировочных винтов и умноженные на масштабный коэффициент, равный отношению высоты измерительного прибора к плечу регулировочных винтов, даст величины прямоугольных координат точки AO в выбранной условной системе прямоугольных координат xAy:Differences in the readings of each of the sensors, translated into a linear measure of movement of the adjustment screws and multiplied by a scale factor equal to the ratio of the height of the measuring device to the shoulder of the adjustment screws, will give the values of the rectangular coordinates of point A O in the selected conditional system of rectangular coordinates xAy:
где h - высота измерительного прибора; t - плечо регулировочных винтов, равное расстоянию от точки P до оси регулировочного винта (значение t является паспортным для данного измерительного прибора).where h is the height of the measuring device; t is the shoulder of the adjustment screws equal to the distance from point P to the axis of the adjustment screw (the value of t is the nameplate for this measuring device).
По формулам (16) и (7) в аналоговом блоке 3 производится вычисление соответственно линейного и углового элементов погрешности центрирования.According to formulas (16) and (7) in the
Дальнейшая обработка информации выполняется по алгоритму, представленному выше.Further information processing is performed according to the algorithm presented above.
Использование способа центрирования с приведенным алгоритмом аналитического редуцирования измеряемых величин с учетом погрешностей центрирования позволит значительно уменьшить трудоемкость при установке измерительного прибора, поскольку величины линейных элементов центрирования не устраняют путем механических действий с прибором, а определяют их величины и соответствующее угловое положение непосредственно в процессе измерений относительно выбранной стороны измеряемого горизонтального угла, принимаемой за исходную, и исключают влияние погрешности центрирования введением соответствующих поправок во все измеренные величины, определяемые назначением прибора. Точность центрирования методом аналитического редуцирования определяется не величинами элементов погрешности центрирования, а только погрешностями определения этих элементов. Как показывает анализ формулы (6), при значениях высоты прибора, равных 1-1,5 м, отклонениях вертикальной оси вращения измерительного прибора, равных 1°-1,5°, высоту измерительного прибора достаточно измерять с точностью до 3-5 мм, а отклонение вертикальной оси вращения измерительного прибора с точностью до 20”-30”, что технически легко осуществить. При этом требуемая величина погрешности измерения линейного элемента погрешности центрирования составит не более 0,3 мм для приведенных выше исходных данных.Using the centering method with the algorithm for analytical reduction of the measured values taking into account centering errors will significantly reduce the complexity of installing the measuring device, since the values of the linear centering elements are not eliminated by mechanical actions with the device, but their values and the corresponding angular position are determined directly in the measurement process relative to the selected side of the measured horizontal angle, taken as the original, and exclude The effect of centering errors is introduced by introducing appropriate corrections into all measured values determined by the purpose of the device. The accuracy of centering by the method of analytical reduction is determined not by the values of the elements of the error of centering, but only by the errors in the determination of these elements. As the analysis of formula (6) shows, with values of the height of the device equal to 1-1.5 m, deviations of the vertical axis of rotation of the measuring device equal to 1 ° -1.5 °, it is sufficient to measure the height of the measuring device with an accuracy of 3-5 mm, and the deviation of the vertical axis of rotation of the measuring device with an accuracy of 20 "-30", which is technically easy to implement. In this case, the required value of the measurement error of the linear element of the centering error is not more than 0.3 mm for the above source data.
Требования к необходимой точности измерения линейного элемента погрешности центрирования практически определяются требованиями к точности измеряемых величин и не зависят от величины самого линейного элемента. Поскольку величины поправок Δβ в измеренные направления малые, то влияние погрешности центрирования на одно направление (отсчет) можно оценить по формулеThe requirements for the required accuracy of measuring a linear element of the centering error are practically determined by the requirements for the accuracy of the measured values and do not depend on the value of the linear element itself. Since the corrections Δβ in the measured directions are small, the effect of the centering error on one direction (reference) can be estimated by the formula
где l - линейный элемент погрешности центрирования; γ - угловой элемент погрешности центрирования; L - длина направления (стороны измеряемого угла); ρ - число секунд в радиане, равное 206265”.where l is a linear element of the error of centering; γ is the angular element of the centering error; L is the length of the direction (side of the measured angle); ρ is the number of seconds in radian equal to 206265 ”.
С учетом малого влияния на величину Δβ погрешности измерения углового элемента центрирования, а также погрешности измерения расстояния можно записать для погрешности поправки в направление, чтоTaking into account the small influence on the Δβ value, the errors of measurement of the angular centering element, as well as the errors of distance measurement, can be written for the error of correction in the direction that
где ml - погрешность измерения линейного элемента погрешности центрирования.where m l is the measurement error of the linear element of the centering error.
Поскольку измеряемый горизонтальный угол образован двумя сторонами, то в общем случае можно принять, что погрешность в измеренном угле из-за погрешности измерения линейного элемента составит 
С другой стороны, следуя принципу «ничтожной погрешности», доля 
где mβ - заданная точность измерения горизонтального угла; λ - коэффициент, характеризующий допустимую долю одной из погрешностей, составляющих общую погрешность измерений какой-либо величины. Чаще всего принимают λ=3.where m β is the specified accuracy of horizontal angle measurement; λ is a coefficient characterizing the allowable share of one of the errors that make up the total measurement error of any quantity. Most often take λ = 3.
С учетом (19) и (20) можно записать для ml.In view of (19) and (20), we can write for m l .
Предположим, что измеряется горизонтальный угол, близкий к 180° (худшие условия), стороны угла равны 50 м каждая, λ=3, γ=90°, заданная точность измерения горизонтального угла - 5”. Для указанных условий измерений ml=0,3 мм.Suppose that a horizontal angle close to 180 ° is measured (the worst conditions), the sides of the angle are 50 m each, λ = 3, γ = 90 °, the specified horizontal angle measurement accuracy is 5 ”. For these measurement conditions, m l = 0.3 mm.
Обеспечение в данном случае центрирования с точностью 0,3 мм практически осуществить достаточно трудно, однако измерить линейный элемент с такой точностью технически осуществимо, даже с большей, чем получено в примере, точностью.In this case, centering with an accuracy of 0.3 mm is practically difficult to achieve, however, it is technically feasible to measure a linear element with such accuracy, even with greater accuracy than that obtained in the example.
Реализация способа центрирования измерительного прибора методом редуцирования измеренных величин с учетом величин и положения относительно коллимационной плоскости измерительного прибора элементов погрешности центрирования позволит сократить время на качественную установку прибора в рабочее положение и значительно повысить точность измерений. При этом предварительное центрирование должно лишь обеспечить попадание изображения точки, в которой производится центрирование прибора, в поле зрения сетки зрительной трубы центрира.The implementation of the method of centering the measuring device by the method of reducing the measured values taking into account the values and position relative to the collimation plane of the measuring device of the elements of centering errors will reduce the time for high-quality installation of the device in the working position and significantly improve the accuracy of measurements. In this case, the preliminary centering should only ensure that the image of the point at which the device is centered falls within the field of view of the centering telescope grid.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009136660/28A RU2423664C2 (en) | 2009-10-06 | 2009-10-06 | Method to align metering instrument and device for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009136660/28A RU2423664C2 (en) | 2009-10-06 | 2009-10-06 | Method to align metering instrument and device for its realisation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009136660A RU2009136660A (en) | 2011-04-20 |
| RU2423664C2 true RU2423664C2 (en) | 2011-07-10 |
Family
ID=44050782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009136660/28A RU2423664C2 (en) | 2009-10-06 | 2009-10-06 | Method to align metering instrument and device for its realisation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2423664C2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109117581B (en) * | 2018-08-30 | 2023-03-14 | 哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 | Helicopter transmission shaft installation coaxiality digital simulation optimization method |
-
2009
- 2009-10-06 RU RU2009136660/28A patent/RU2423664C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009136660A (en) | 2011-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105910624B (en) | A kind of scaling method of used group of optical laying prism installation error | |
| CN100565115C (en) | The scaling method of multi-position strapping north-seeking system direction effect | |
| US7199872B2 (en) | Method and apparatus for ground-based surveying in sites having one or more unstable zone(s) | |
| KR101703774B1 (en) | Calibration method for a device having a scan function | |
| Kennie | Engineering surveying technology | |
| CN102080960B (en) | Super-high-rise building verticality measuring and controlling method based on GPS (Global Positioning System) | |
| US6453569B1 (en) | Surveying instrument and plumbing device for plumbing surveying instrument | |
| CN108981754A (en) | A kind of method of photoelectric platform and carrier aircraft setting angle zero position | |
| US9194698B2 (en) | Geodetic device and a method for determining a characteristic of the device | |
| Vivat et al. | A study of devices used for geometric parameter measurement of engineering building construction | |
| RU2383862C1 (en) | Method for alignment of metering instrument and device for its realisation (versions) | |
| CN109798915A (en) | A kind of error calibrating method of directionally aligning instrument system | |
| RU2758860C1 (en) | Method for correcting the angles of sight to a point | |
| RU2423664C2 (en) | Method to align metering instrument and device for its realisation | |
| AU723107B2 (en) | Method to determine correction parameters | |
| RU2428656C1 (en) | Installation method of measuring instrument to working position and device for its implementation | |
| Ježko | Calibration of surveying instruments and tools–means to the quality increase of deformation measurements | |
| RU2594950C1 (en) | Method for determining error of geodetic instruments for irregularity of journals shape and side bending of telescope | |
| RU2430332C2 (en) | Optoelectronic centring device | |
| CN112461268A (en) | Position-replacing calibration method of top-of-the-sky and calibration method of double-top navigation equipment | |
| RU2452920C1 (en) | Electro-optical plumb | |
| RU2481556C1 (en) | Vertical projection instrument | |
| RU2788825C1 (en) | Calibration method of a three-axis electronic magnetic compass | |
| RU2429449C1 (en) | Method of defining angle measurement errors in ground laser scanner | |
| Sidki | New Test Method for Surveying Optical Level Instruments Using CMM as a Distance Comparator Technique |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111007 |