Содержание к диссертации
Введение 6
Глава 1. Анализ существующих методов и средств исследования,
поверки и калибровки приборов для измерения превышений 9
Аналитический обзор современных методов и приборов для измерения превышений 10
Классификация средств поверки геодезических приборов 16
1.3.Методы и средства исследований и поверок нивелиров и реек 20
1 АМетоды и средства исследования и поверок систем измерения
вертикальных углов геодезических приборов 28
Глава 2. Разработка методов и средств определения
основных метрологических характеристик
геодезических приборов для измерения превышений 48
Метод и средства исследования короткопериодической погрешности измерения вертикальных углов геодезических приборов 49
Метод поверки системы лазерного трекера для измерения превышений и вертикальных углов 51
Метод поверки и калибровки системы «нивелир - рейка» 56
Метод исследования системы «нивелир - рейка» при помощи растрового измерительного преобразователя 56
Метод исследования системы «нивелир - рейка»
на компараторе 59
2.3.3. Метод исследования системы «нивелир - рейка» с
использованием концевых мер длины 63
Глава 3. Разработка и исследование универсального
метрологического комплекса УМК-М 65
Стенд УМК-М для поверки и калибровки систем геодезических приборов для измерения вертикальных углов 66
Стенд УМК-М для исследования короткопериодической погрешности систем геодезических приборов для измерения вертикальных углов 69
Исследование систематической погрешности вертикального стенда УМК-М с помощью лазерного интерферометра 73
Вертикальный стенд УМК-М для поверки и калибровки системы «нивелир - рейка» 75
Горизонтальный стенд УМК-М для поверки и калибровки системы «нивелир - рейка» 78
Исследование системы «нивелир - рейка» с использованием
концевых мер длины 82
3.7. Исследование разрешающей способности системы
«нивелир - рейка» с помощью индуктивного датчика 95
3.8. Результаты поверки и калибровки системы лазерного трекера для
измерения превышений 97
Заключение 104
Список литературы 108
ПРИЛОЖЕНИЯ 113
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Результаты измерений вертикальных углов тахеометром Leica TPSl 100 и
теодолитом ТІ 1
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Результаты исследования короткопериодической погрешности при
измерении вертикальных углов тахеометром Leica TPS1100 115
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Результаты исследования вертикального стенда при помощи лазерного
интерферометра 117
ПРИЛОЖЕНИЕ 4,5
Результаты исследований цифровых нивелиров DiNilO и DiNil2 на
вертикальном стенде УМК-М 128
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
Результаты исследования цифровых нивелиров DiNilO, DiNil2, Н-05 с деревянными и инварными нивелирными рейками при помощи КМД....130 ПРИЛОЖЕНИЕ 7
Результаты исследования цифровых нивелиров DiNilO и DiNil2 при
помощи КМД в полевых условиях 139
ПРИЛОЖЕНИЕ 8
Результаты исследования разрешающей способности цифровых
нивелиров DiNilO и DiNi 12 141
ПРИЛОЖЕНИЕ 9
Копия сертификата об утверждении типа средств измерения 142
Введение к работе
Развитие и совершенствование оптических и оптико-электронных приборов для измерения превышений, возрастающие требования к их точности и надежности, а также автоматизация процесса измерений, приводит к необходимости создания новых методов и средств испытаний с целью поверки и калибровки геодезических приборов. Наибольшие трудности возникают при создании эталонных средств поверки и калибровки высокоточных приборов, таких как, высокоточные теодолиты, тахеометры, астрономические универсалы, лазерные трекеры и высокоточные нивелиры (оптические и цифровые).
Поверка - определение погрешностей средств измерений и установление их пригодности к применению.
Калибровка средства измерений - совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и/или пригодности к применению средства измерений, не подлежащего государственному контролю и надзору.
Разработка современных эталонных средств измерений (СИ) направлена на обеспечение единства измерений, сокращение времени испытаний, повышение их точности и надежности результатов, оперативную обработку полученных данных. Для оптико-электронных приборов важное значение имеет исследование короткопериодической (внутришаговой) составляющей суммарной погрешности.
Методология поверок и калибровок высокоточных приборов для измерения превышений тахеометрами и нивелирами регламентируется рядом специально разработанных стандартов [43, 44, 45 и 46], устанавливающих основные метрологические характеристики (MX). Эта документация рассчитана в основном для оптических приборов, поверочные схемы оптико-электронных устройств детально не разработаны.
В этой связи актуальным является разработка новых методов и средств
поверки и калибровки современных оптико-электронных и цифровых геодезических приборов.
Основными требованиями к техническим и метрологическим характеристикам стендов для поверки и калибровки современных геодезических приборов для измерения превышений являются:
многофункциональность стендового оборудования;
уменьшение времени поверки и калибровки геодезического прибора;
автоматизация процесса измерений;
оперативная обработка данных измерений с помощью специальных микропроцессоров;
использование альтернативных эталонных мер - кодовых и растровых датчиков, лазерных интерферометров, эталонных жезлов и концевых мер длины;
- возможность исследования геодезических приборов в условиях
приближенных к рабочим условиям;
- увеличение точности считывания с кодовых, растровых инкрементальных
датчиков угла или длины.
Данная диссертационная работа посвящена повышению точности эталонного оборудования и разработке новых методов исследований.
Работа включает в себя теоретическую и экспериментальную части. Теоретические исследования включают:
анализ и классификацию используемых методов и средств поверки и калибровки нивелиров и тахеометров, их достоинств и недостатков;
разработку методов и средств поверки и калибровки геодезических приборов, для измерения превышений и вертикальных углов;
анализ и классификацию погрешностей методов испытаний и эталонных средств измерений. Экспериментальная часть работы включает:
апробацию и верификацию разработанных стендов;
исследование методик поверки и калибровки геодезических приборов.
На защиту выносятся:
- средства и методы проведения поверки и калибровки геодезических приборов для измерения превышений;
- результаты исследований современных оптико-электронных и цифровых геодезических приборов на поверочной установке МИИГАиК УМК-М.
Основное содержание диссертационной работы изложено на 144 стр., включая 6 таблицы, 56 рисунков, 10 приложений.
По материалам диссертационной работы опубликовано 6 научных работ.
На «Универсальный метрологический комплекс МИИГАиК» (УМК-М), разработанный и созданный при участии автора, от ВНИИМС получен сертификат эталонного средства измерения (Приложение 9) и лицензия (Приложение 10), которые позволяют проводить поверки и калибровки геодезических приборов - нивелиров, теодолитов, тахеометров, а так же средств измерений в машиностроении.
Результаты разработок и исследований автора были представлены на выставках, форумах и конференциях:
GEOFORM+, Зй Международный промышленный форум;
ГЕО-СИБИРЬ 2006, Вторая международная специализированная выставка и научный конгресс;
INTERGEO 2006, Мюнхен;
МЕРА - 2006, Москва - Экспоцентр;
Научные конференции студентов и аспирантов и молодых ученых МИИГАиК в марте 2005, в марте 2006, в апреле 2007.
