Результат интеллектуальной деятельности: СТЕНД ДЛЯ ПОВЕРКИ И КАЛИБРОВКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ "ЦИФРОВОЙ НИВЕЛИР+КОДОВАЯ РЕЙКА"

Изобретение относится к области геодезии и, в частности, к стендам для метрологической поверки и калибровки геодезических приборов, например измерительных систем «цифровой нивелир + кодовая рейка».

Известно устройство для поверки системы "цифровой нивелир - кодовая рейка", содержащее горизонтальные направляющие с установленной на ней кареткой, на которой уложена нивелирная рейка, нивелир, установленный на П-образной подставке и интерферометр, при этом горизонтальный визирный луч нивелира на подставке меняет направление на 90° с помощью зеркала [Карсунская М.М. Геодезические приборы. - М.: Логос, 2002, с. 142-144].

Недостатком данного устройства является недостаточная точность, кроме того, имеется возможность исследования только нивелира.

Известен стенд для поверки и калибровки цифровых нивелиров и кодовых реек, содержащий изолированные от пола фундаменты с микроскопами, под которыми на подвижной каретке помещена мера, сами микроскопы снабжены микрометрами, а для высокоточных измерений применяются интерферометры, а также стенды для поверки и калибровки нивелиров и реек, в которых введены дополнительные направляющие с перемещающимися по ним микроскопами, блок концевых мер длины и инверсная эталонная кодовая рейка [патент РФ №2419766, М., кл. G01C 5/00 от 27 мая 2011 г.].

Недостатками данного устройства являются: невозможность определения погрешности измерения поверяемой измерительной системой «цифровой нивелир - кодовая рейка» в ее рабочем вертикальном расположении рейки.

Наиболее близким по технической сущности является стенд, содержащий направляющие прямолинейного перемещения подвижной каретки в вертикальном положении, концевые меры длины и жестко закрепленную с подвижной кареткой рейку [ГОСТ Р 8.792-2012. Измерительные системы «цифровой нивелир - кодовая рейка». - 28 с., ил. (прототип)].

Недостатком данного стенда являтся невысокая точность измерений, связанная с: 1) невозможностью установки концевой меры длиной более одного метра в вертикальном положении (требуется перестановка рейки для проверки всего диапазона измерений, вследствие чего отсутствует единая метрологическая база),

2) отсутствием контроля методической погрешности при измерениях,

3) несоблюдением принципа Аббе (оси поверяемого и эталонного средства измерений должны совпадать), снижающего точность измерений из-за отклонения от прямолинейности перемещения подвижной каретки,

4) высота стенда как минимум в два раза должна превышать рабочий диапазон измерений, в результате чего рейка находится в разных температурных условиях,

5) невозможно автоматизировать процесс измерений.

Целью изобретения является повышение точности измерений. Указанная цель достигается тем, что на подвижной каретке, перемещающейся по вертикально расположенным направляющим прямолинейного перемещения, вместо кодовой рейки жестко закрепляется цифровой нивелир, соосно с его осью вращения закрепляется отражатель измерительного канала лазерного интерферометра, кодовая рейка установлена вертикально на отдельном репере с фиксированием положения пятки в специальной оправе.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена принципиальная схема стенда и крепления пятки рейки.

Устройство содержит: фундаменты 1 и 2, опорную плиту 3, направляющую 4 для прямолинейного перемещения каретки 5, поверяемый нивелир 6, становой винт 7 с жестко соединенным с ним отражателем 8 измерительного канала лазерного интерферометра 9 с куб-призмой 10, пентапризмой 11 и отражателем опорного канала 12, ЭВМ 13, поверяемую кодовую рейку 14 с двумя пятками 15 и 16, два круглых встречно расположенных уровня 17 и 18, репере 19, оправу 20, цилиндрические уровни 21 и 22, расположенные на подвижной каретке 5 и реверсивный электропривод 23, управляемый от ЭВМ 13, подъемные винты 24 и стопорные винты 25.

Устройство работает следующим образом:

кодовая рейка 14 устанавливается вертикально с помощью уровня 17 на репере 19 пяткой 15 в оправе 20, поверяемый нивелир 6 закрепляется на подвижной каретке 5 с помощью станового винта 7 с закрепленным на нем отражателем 8, каретка 5 горизонтируется по уровням 21 и 22 с помощью винтов 24 и застопоривается винтами 25, затем выполняется по команде с ЭВМ 13 проход каретки 5 по направляющей 4 во всем диапазоне измерений и контролируется постоянство максимального сигнала на лазерном интерферометре 9, что говорит о параллельности измерительного канала лазерного интерферометра направлению перемещения каретки 5, далее на ЭВМ 13 задаются количество приемов (один прием составляет ход каретки 5 прямо и обратно) перемещения каретки 5, дискретность отсчетов по рейке и значение начального отсчета от пятки (для рейки с одной пяткой, например, 500 мм, для рейки с двумя пятками дополнительно указываются нижняя или верхняя пятки), при положении поверяемого нивелира на пятке 15 в начале диапазона измерений берут отсчет Х₁, установив рейку на пятку 16, берут отсчет Х₂ от пятки 15, расположенной вверху, сумма отсчетов L=(X₁+X₂), равная длине рейки между пятками L, служит в дальнейшем контролем измерений при калибровке измерительной системы в диапазоне измерений по рейке, рейка снова устанавливается на пятку 15, перемещая каретку 5 по команде от лазерного интерферометра 9 с заданной дискретностью отсчитывания, одновременно отсчитываются показания с цифрового нивелира Х_нив и лазерного интерферометра Х_инт, погрешность измерительной системы в приеме вычисляется как полусумма результатов измерений из прямого и обратного хода каретки 5 в i-м приеме по формуле

после выполнения всех приемов измерений рейка переворачивается, измерительная система переводится в инверсный режим считывания (от пятки 16, расположенной вверху) и измерения повторяются, в каждой точке отсчитывания вычисляются суммы из прямого и обратного положений рейки и сравниваются с суммой отсчетов L в начальном положении рейки, разность показаний должна быть равна Δ_сист, вычисленной по формуле (1), что и служит контролем методической погрешности измерений, а значения (-Δ_{систпрямо}) и (-Δ_{систинверс}) служат поправками при полевых измерениях от пяток 15 и 16 соответственно.