DD252237A1 - Verfahren und anordnung zur kompensation des kippachsenfehlers bei vermessungsinstrumenten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Kompensation des Kippachsenfehlers bei elektronischen Theodoliten und Tachymetern fuer Messungen in einer Fernrohrlage, indem der reine Kippachsenfehler direkt mit einer Neigungsmesseinrichtung zur Messung der Stehachsenschiefe kompensiert wird, ohne dass ein Mikrorechner zur Berechnung der Korrekturwerte bezueglich Kippachsenfehler fuer die gemessenen horizontalen Richtungen benoetigt wird. Das wird dadurch erreicht, dass der Nullpunktsfehler der Neigungsmesseinrichtung durch Justierung eines Verstellelements so eingestellt wird, dass der Nullpunktsfehler dem mit einer Pruefeinrichtung gemessenen reinen Kippachsenfehler proportional ist. Die Neigungsmesseinrichtung, umfassend eine Messeinrichtung zur Stehachsenschiefe, einen Neigungsmesser und ein Verstellelement sind dabei in einem das Fernrohr tragenden Stuetzelement angeordnet. Das Verstellelement ist vorzugsweise eine Sekundenschraube, an der eine Skala oder ein Index angeordnet ist. Fig. 1

Description

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Kompensation des Kippachsenfehlers bei elektronischen Theodoliten und Tachymetern, beim horizontalen Anzielen eines unter einem Höhenwinkel zu messenden Punktes mit einem um die Kippachse schwenkbaren Fernrohr, mit einer Neigungsmeßeinrichtung zur Messung der Stehachsenschiefe, einem Mikrorechner zur Berechnung der Korrekturwerte der gemessenen horizontalen Richtungen sowie einer Prüfeinrichtung zum Messen des Kippachsenfehlers.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß der bei Theodoliten und Tachymetern auftretende Kippachsenfehler (der von 90° abweichende Winkel zwischen Stehachse und Kippachse) nur bis zu einer bestimmten Genauigkeit justiert und durch Messung einer Richtung in zwei Fernrohrlagen eliminiert werden kann. Bei der Messung in einer Fernrohrlage ist es notwendig, neben anderen Instrumentenfehlern, wie Stehachsen- und Seitenkollimationsfehlern auch den Kippachsenfehler zu kompensieren. Der Korrekturwert des Kippachsenfehlers für die horizontale Richtung wird bisher mit Hilfe einer auf die Kippachse aufsetzbaren Reiterlibelle ermittelt. Der Korrekturwert der Neigungsänderung von Steh- und Kippachse (Kippachsenschiefe) bei Messungen in zwei Fernrohrlagen kann mittels eines in einer Ebene selbsttätig horizontierenden Kompensators gemessen werden (DE-AS 2152749).

Diese Methoden zur Bestimmung des Kippachsenfehlers müssen in zwei Fernrohrlagen erfolgen und der reine Kippachsenfehler muß aus den Meßwerten der beiden Fernrohrlagen ermittelt werden. Diese Meßergebnisse sind aber mit vielen Meßfehlern behaftet. In der DD-PS 21672 wird ein gebrochenes Zielfernrohr beschrieben, bei dem die Kippachse durch eine Spiegel normale ersetzt wird und damit eine optische Kippachse darstellt. Das ist aber nur bei Präzisionstheodoliten mit sehr hoher Genauigkeit anwendbar. Aus der DE-OS 2638621 ist ein Vermessungsgerät bekannt, dessen Meßwert bei Horizontierungsfehlern auch für inkrementale Systeme korrigierbar ist. Ein korrigierbarer Wert ist dabei die Kippachsenschiefe als Komponente der Stehachsenschiefe in Richtung der Kippachse, die wie ein Kippachsenfehler wirkt.

Als Kippachsenschiefe wird der Winkel, der zwischen der Kippachse und dem Lot von 90° abweicht, bezeichnet. Der reine Kippachsenfehler ist aber von der Stehachsenneigung unabhängig und stellt den Winkel, der zwischen der Kippachse und der Stehachse von 90° abweicht, dar. Der Fehler der Kippachsenschiefe hebt aber den reinen Kippachsenfehler nicht auf, da die die Kippachsenschiefe verursachende Komponente der Stehachsenschiefe in jeder horizontalen Richtung eine andere Größe besitzt und auch bei der Messung in zwei Fernrohrlagen nicht eliminiert wird. Daraus ergibt sich der Mangel, daß bei den bekannten Meßmethoden nur die von der Stehachsenschiefe verursachte Komponente der Kippachsenschiefe gemessen und rechnerisch berücksichtigt wird, aber der reine Kippachsenfehler unberücksichtigt bleibt. Es sind elektronische Tachymeter bekannt, die über eine Stehachsenfehlerkompensation verfügen, sie müssen und berücksichtigen aber nur die Stehachsenschiefe.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat zum Ziel ein genaues und einfaches Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Kompensation des reinen Kippachsenfehlers bei elektronischen Theodoliten und Tachymetern, das die genannten Mängel des Standes der Technik nicht aufweist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Kompensation des Kippachsenfehlers für Messungen in nur einer Fernrohrlage so zu gestalten, daß der reine Kippachsenfehler direkt mit der Neigungsmeßeinrichtung zur Messung der Stehachsenschiefe kompensiert wird, ohne daß ein Mikrorechner zur Berechnung der Korrekturwerte bezüglich Kippachsenfehler für die gemessenen horizontalen Richtungen benötigt wird. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Nullpunktsfehler der Neigungsmeßeinrichtung durch Justierung eines Verstellelements so eingestellt wird, daß der Nullpunktfehler dem mit der Prüfeinrichtung gemessenen reinen Kippachsenfehler proportional ist. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Neigungsmeßeinrichtung, umfassend eine Meßeinrichtung zur Stehachsenschiefe, einen Neigungsmesser und das Verstellelement sowie der Mikrorechner in den das Fernrohr tragenden Stützelementen angeordnet. Vorteilhaft ist es, daß das Verstellelement vorzugsweise eine Sekundenschraube ist, die eine Skala oder einen Index trägt. Durch dieErfindung ist es möglich, daß die Messungen in zwei Fernrohrlagen entfallen und damit genauere Messungen in einer Fernrohrlage durchführbar sind, wobei der Meßprozeß beschleunigt und die Fehlereinflüsse auf die Messungen verringert werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine erfindungsgemäße Anordnung für einen Theodoliten, ~"

Fig.2: eine Grundrißdarstellung zur Ableitung der grundsätzlichen Zusammenhänge, Fig.3: eine Lagedarstellung des Nullpunktfehlers.

Fig. 1 zeigt den Aufbau eines elektronischen Theodoliten oderTachymeters mit einem Dreifuß 1, einer Stütze 2 mit den Stützelementen 10 und 11. Die Stütze 2 trägt in den Kippachsenlagern 4 auf den Achszapfen 5 ein Fernrohr 3. Die vertikale Drehachse des Theodolits ist die Stehachse StA. In der Stütze 2 sind die rechten und linken Lager 4 in der vertikalen Richtung zueinander versetzt, und damit steht die durch die Lagemitten verkörperte Kippachse KA nicht mehr senkrecht zur Stehachse · StA, sie ist um den Winkel i gegen die Stehachse StA gekippt, den sogenannten reinen Kippachsenfehler i. Der Kippachsenfehler i bewirkt, wie in Fig.2 dargestellt, den Einfluß Aa¹ auf die horizontale Richtung a_lo und verfälscht diese Richtung zur gemessenen Richtung ai:

a, = a,₀ + Aa₁.

Der Einfluß äa-, ist von der Zeitdistanz Z abhängig: Aa-, = i cot Z(.

In einem Stützelement 10 der Stütze 2 (Fig.1) ist ein Neigungsmesser 8 angeordnet, der die in die Richtung der Kippachse fallende Komponente der Stehachsenschiefe mißt. Diese Komponente, die in Fig. 1 Null ist, ist in Fig. 3 mit U_Hz bezeichnet. Sie bildet den Winkel zwischen der Lotrichtung und der Stehachse StA in Richtung der Kippachse. Der Meßwert U_Hz setzt sich aus dem Neigungswinkel β und dem Justierwinkel θ, einem Justierrestfehler (Nullpunktsfehler) zusammen.

Uhz = ß + θ

Die Komponente U_Hz des Stehachsenfehlers verursacht auf die horizontale Richtung a_to einen gleichen Einfluß Aa_u wie für den Kippachsenfehler.

Aa_u = Uhz cot_z]

Damit unterliegt auch der Nullpunktsfehlerö dem Gesetz: Aa_u = (ß + θ) · COt₂I = β cotzi + θ cotzi

Da der Nullpunktsfehler θ von der Neigung der Stehachse StA unabhängig ist und von der Veränderung der Komponente U_Hz in Abhängigkeit von der Drehung des Gerätes um die Stehachse StA (nur β ändert sich), wirkt er wie ein reiner Kippachsenfehler und kann als Kompensationsgröße verwendet werden.

In Fig. 1 ist dieser Nullpunktsfehler θ, der mit der Meßeinrichtung des Neigungsmessers 8 gemessen wird, dargestellt. Ein Mikrorechner 6 in dem Stützelement 11 der Stütze 2 angeordnet, ermittelt Aa_u und berechnet die fehlerfreie horizontale Richtung

aio = ai - θ · COt₃, werin θ = - i justiert ist.

Der reine Kippachsenfehler i des Vermessungsinstruments wird mit einer nicht näher dargestellten und an sich bekannten Prüfeinrichtung gemessen und der Nullpunktsfehler θ mittels einer Stellschraube 9 im Neigungsmesser 8 eingestellt. Die Sekundenschraube 9 kann eine Skala tragen, die auf einen Index oder umgekehrt einstellbar ist.

Claims (3)

1. Verfahren zur Kompensation des Kippachsenfehlers bei Vermessungsinstrumenten, beim horizontalen Anzielen eines unter einem Höhenwinkel zu messenden Punktes mit einem um die Kippachse schwenkbaren Fernrohr, mit einer Neigungsmeßeinrichtung zur Messung der . Stehachsenschiefe, einem Mikrorechner zur Berechnung der Korrekturwerte der gemessenen horizontalen Richtungen sowie einer Prüfeinrichtung zum Messen des Kippachsenfehlers, gekennzeichnet dadurch, daß der Nullpunktsfehler der Neigungsmeßeinrichtung durch Justierung eines Verstellelements so eingestellt wird, daß der Nullpunktsfehler dem mit der Prüfeinrichtung gemessenen reinen Kippachsenfehler proportional ist.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Neigungsmeßeinrichtung, umfassend eine Meßeinrichtung zur Stehachsenschiefe, einen Neigungsmesser und das Verstellelement sowie der Mikrorechner in den das Fernrohr tragenden Stützelementen angeordnet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Verstellelement, vorzugsweise eine Sekundenschraube ist, an der eine Skala oder ein Index vorgesehen ist.