Рис.5. Схема стенда для исследования тахеометров при измерении ВУ.

В точках К1,К3,К4,К5,К6, установлены коллиматоры (в качестве коллиматоров использованы зрительные трубы теодолитов типа Т2), а в точке Т – поверяемый теодолит. Взаимное расположение коллиматоров таково, что обеспечивает измерение вертикальных углов (ВУ) от 00до450 и от 00до - 450.

Для испытаний геодезических приборов необходимо знать эталонный угол. Для измерения эталонных углов были использованы высокоточные приборы: оптический теодолит Т1 и электронный тахеометр фирмы "Leica" TPS 1100 (mn = 0,5”). Были произведены измерения всех вертикальных углов двенадцатью приемами. В результате измерений были получены средние квадратические погрешности (СКП) для средних значений ВУ из 12-ти приемов (см. табл. 1).

Таблица 1

Как видно из табл. 1, СКП эталонных углов, измеренных двумя разными по точности приборами, одинаковые. Отсюда можно сделать вывод, что определяющим фактором в полученных результатах является фокусное расстояние коллиматоров (зрительные трубы Т2, f=300мм). Полученные СКП эталонных углов показали, что испытание на разработанном стенде можно проводить только тех геодезических приборов, точность которых сопоставима с полученной или ниже.

Стенд УМК-М для исследования короткопериодической погрешности систем геодезических приборов для измерения вертикальных углов – рис.6

представляет собой вертикально установленный на изолированном фундаменте швеллер 19, на котором расположена станина 18 с подвижной кареткой 15. На станине жестко закреплена оправа 6 растровой меры 5 (LID-300 (HEIDENHAIN)), длина меры 200 мм, дискретность отсчитывания 0,5 мкм. На каретке расположены считывающая головка 4 LID-300, нивелир Ni-007 (поз.2), блок разрезного четырех площадочного фотодиода 1. Отражатель исследуемого тахеометра (на рис. 6 не показан) – жестко закреплен на уровне разрезного фотодиода на корпусе Ni-007 с противоположной стороны.

Рис.6. Схема вертикального стенда для исследования тахеометров.

Сигналы с разрезного фотодиода через аналого-цифровые преобразователи (АЦП) и электронного счетчика 21 LID-300 выводятся на ЭВМ. Растровая мера служит в качестве эталонной при измерении перемещений подвижной каретки, нивелир Ni-007 и разрезной фотодиод служат датчиками опорного направления при исследовании оптических приборов и приборов с лазерными указателями. Исследуемый теодолит (тахеометр) устанавливается на поворотном прецизионном столе, расположенном на изолированном фундаменте, расстояние между прибором и стендом – 9,8м (см. рис.5). Результаты испытаний тахеометра представлены на графике (рис. 7).

Рис. 7. Погрешности измерения вертикального угла тахеометром Leica TPS1100 на отражатель.

Из графика видно, что точность измерения вертикального угла при наведении на уголковый отражатель составляет 8”. Отсюда можно сделать вывод, что использование уголкового отражателя не приемлемо. Для исследований следует использовать разрезной фотодиод и полупроводниковый лазер для фиксации референтных направлений. В полученных результатах наблюдается закономерность, она возникает из-за не вертикальности движения каретки с отражателем вдоль стеклянной растровой меры (систематическая погрешность).

Исследование систематической погрешности вертикального стенда УМК-М с помощью лазерного интерферометра. Для этих исследований использован лазерный интерферометр фирмы HewlettPackard HP5528A с погрешностью измерения расстояний 1мкм+1ppm.

По результатам многократных измерений построен график погрешности (рис.8). В данном эксперименте систематическая погрешность не превышают 50 мкм. Полученные значения являются калибровочными и их следует вводить как поправки при поверке и калибровке тахеометров (нивелиров) на вертикальном стенде.

Рис.8. Cистематическая погрешность работы стенда.

Стенд УМК-М для поверки и калибровки системы "нивелир – рейка" – рис. 3(а). В отличие от исследования ВУ, при исследовании нивелиров на подвижный столик устанавливается нивелир (1) (оптический, цифровой, лазерный). Нивелир устанавливался на горизонтальном столике вертикального стенда. Расстояние от прибора до рейки составляло порядка 3 метров. Винт микроподачи обеспечивает перемещение в вертикальном направлении подвижной части со столиком и нивелиром. Инварная метровая штрих-кодовая рейка (7) устанавливается неподвижно (для оптических нивелиров используется метровая инварная рейка с 5мм делениями). На подвижной каретке закреплена считывающая головка Lid-300 (HEIDENHAIN) (5), растровая мера длиной 200мм (6) установлена в корпусе, жестко связанном с неподвижным, вертикально расположенным на фундаменте, швеллером. Мера изготовлена из стекла, коэффициент линейного расширения которого составляет 10мкм/м градус. Погрешность отсчитывания составляет порядка 3мкм. Перемещение в вертикальном направлении отображается на цифровом блоке VRZ 735 (HEIDENHAIN) с дискретностью 0,5 мкм.

Рис. 9. Результаты исследования нивелира DiNi10 и 1м штрих-кодовой инварной рейки.

Рис. 10. Результаты исследования нивелира DiNi12 и 1м штрих-кодовой инварной рейки.

На графиках (рис. 9 и 10) показаны результаты исследования цифровых нивелиров DiNi10, DiNi12 и 1 метровой инварной штрих-кодовой рейки.

Из графиков видно, что погрешность определения превышения по инварной штрих-кодовой рейке цифровым нивелиром DiNi10 не превышает 0,05 мм, а DiNi12 – не превышает 0,015 мм. На графиках (рис. 9 и 10) показаны результаты исследования на одном из участков рейки, выбор именно этих участков обусловлен наибольшей величиной погрешности.

Горизонтальный стенд УМК-М для поверки и калибровки системы "нивелир – рейка". Основой разработанного стенда является оптико-механический компаратор МИИГАиК, существенно доработанный и усовершенствованный (см. рис.4).