RU2446380C1 - Method of estimating deviation of perpendicularity of two axes - Google Patents
Method of estimating deviation of perpendicularity of two axes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2446380C1 RU2446380C1 RU2010153034/28A RU2010153034A RU2446380C1 RU 2446380 C1 RU2446380 C1 RU 2446380C1 RU 2010153034/28 A RU2010153034/28 A RU 2010153034/28A RU 2010153034 A RU2010153034 A RU 2010153034A RU 2446380 C1 RU2446380 C1 RU 2446380C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- theodolite
- axes
- perpendicularity
- angle
- theodolites
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемый способ применяется для измерения и оценки отклонения от перпендикулярности двух осей вращения приборов, одна из которых ведущая, а вторая - ведомая. Область техники: метрология, приборостроение.The proposed method is used to measure and evaluate the deviation from the perpendicularity of the two axes of rotation of the devices, one of which is leading, and the second is driven. Field of technology: metrology, instrument making.
Известны схемы и способы измерений отклонения от перпендикулярности двух осей вращения; два метода, представленные в ГОСТ 22267-76 «Станки металлорежущие. Схемы и способы измерений геометрических параметров», имеют ряд принципиальных ограничений, связанных, прежде всего, с особенностями применяемых контактных средств измерений и контроля, таких как рамные уровни и контрольные оправки. Кроме того, при определении исследуемого параметра, согласно известным методам необходима физическая доступность к обеим осям вращения прибора.Known schemes and methods for measuring deviations from the perpendicularity of two axes of rotation; two methods presented in GOST 22267-76 “Metal-cutting machines. Schemes and methods of measuring geometric parameters ”have a number of fundamental limitations associated primarily with the features of the applied contact measuring and control tools, such as frame levels and control mandrels. In addition, when determining the investigated parameter, according to known methods, physical accessibility to both axes of rotation of the device is necessary.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому изобретению является способ измерения угла с помощью автоколлимационного теодолита, ГОСТ 10529-96. «Теодолиты. Общие технические условия».The closest set of essential features to the proposed invention is a method of measuring the angle using an autocollimation theodolite, GOST 10529-96. “Theodolites. General specifications. "
Известный способ заключается в том, что на отражающую поверхность наводят зрительную трубу теодолита и получают начальный отсчет измеряемого угла.The known method consists in the fact that theodolite telescope is pointed at a reflecting surface and an initial reading of the measured angle is obtained.
Но известным способом невозможно измерить отклонение от перпендикулярности двух осей вращения приборов.But in a known manner it is impossible to measure the deviation from the perpendicularity of the two axes of rotation of the devices.
Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом изобретении, так же как и в известном способе, измерения осуществляются путем наведения первого теодолита, работающего в автоколлимационном режиме, на одну из граней призмы, установленной на ведомой оси и повернутой на 90° относительно начального положения прибора и получения начального отсчета первого угла. Но, в отличие от известного способа, в предлагаемом наводят зрительную трубу второго теодолита, работающего в автоколлимационном режиме, на ту же грань призмы, которая повернута на 180° вокруг обеих осей прибора относительно предыдущего положения и получают начальный отсчет второго угла, а затем обеспечивают оптическую связь первого и второго теодолитов с третьим и получают конечные отсчеты первого и второго теодолитов, а третьим теодолитом получают начальный и конечный отсчеты третьего угла, и по разности суммы измеренных трех углов и 180° оценивают отклонение от перпендикулярности двух осей прибора.The problem is solved due to the fact that in the present invention, as well as in the known method, the measurements are carried out by pointing the first theodolite operating in the autocollimation mode on one of the faces of the prism mounted on the driven axis and rotated 90 ° relative to the initial position instrument and obtain the initial reference of the first angle. But, unlike the known method, in the proposed one, the telescope of the second theodolite operating in the autocollimation mode is pointed at the same face of the prism, which is rotated 180 ° around both axes of the device relative to the previous position and receives the initial reading of the second angle, and then provides an optical the connection of the first and second theodolites with the third and receive the final samples of the first and second theodolites, and the third theodolite receive the initial and final samples of the third angle, and the difference of the sum of the measured three angles and 180 ° evaluate the deviation from the perpendicularity of the two axes of the device.
Достигаемым техническим результатом является возможность измерения отклонения от перпендикулярности двух осей вращения приборов бесконтактным способом.Achievable technical result is the ability to measure deviations from the perpendicularity of the two axes of rotation of the devices in a non-contact manner.
Совокупность существенных признаков, сформулированных в п.2. формулы изобретения, характеризует способ оценивания отклонения от перпендикулярности двух осей вращения приборов, в котором измерения выполняются полными приемами.The set of essential features formulated in paragraph 2. claims, characterizes a method for estimating deviations from the perpendicularity of two axes of rotation of devices, in which measurements are performed in full tricks.
Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором схематично изображена последовательность операций по реализации предлагаемого способа. Реализацию способа рассмотрим с учетом признаков, изложенных в п.2. формулы изобретения на примере использования трех точных автоколлимационных теодолитов 1, 2, 3 серии 3Т2КА и шестигранной призмы 4.The invention is illustrated in the drawing, which schematically depicts a sequence of operations for implementing the proposed method. The implementation of the method will be considered taking into account the characteristics set forth in paragraph 2. claims using the example of the use of three accurate autocollimation theodolites 1, 2, 3 of the 3T2KA series and hexagonal prism 4.
Исходя из того, что угловое поле зрительной трубы теодолита ЗТ2КА составляет 1°35' и наименьшее расстояние визирования без дополнительной насадки - 1500 мм, следует, что теодолиты выставляют на штативах с точностью по высоте не менее ±20 мм.Based on the fact that the angular field of the ZT2KA theodolite telescope is 1 ° 35 'and the smallest sighting distance without an additional nozzle is 1500 mm, it follows that theodolites are exposed on tripods with an accuracy of at least ± 20 mm in height.
Далее закрепляют призму с помощью оправки на ведомой оси прибора и юстируют положение призмы с помощью теодолита 3 следующим образом:Next, fix the prism with a mandrel on the driven axis of the device and adjust the position of the prism using theodolite 3 as follows:
выставляют зрительную трубу теодолита так, чтобы в автоколлимационном режиме работы прибора визуально наблюдать отраженное от первой грани призмы изображение, далее, последовательно поворачивая ведомую ось прибора на 30°, убеждаются в том, что отраженные изображения от всех граней призмы по вертикальному отсчету теодолита находятся в пределах ±1'.Theodolite telescope is exposed so that in the autocollimation mode of the device operation, visually observe the image reflected from the first face of the prism, then, sequentially turning the driven axis of the device by 30 °, make sure that the reflected images from all faces of the prism in the vertical count of the theodolite are within ± 1 '.
Таким образом, предельное значение отклонения от перпендикулярности измерительных (рабочих) поверхностей призмы относительно базовой для меры угла 2-го (худшего) класса точности составит ±1'30'' ГОСТ 2875-88. «Меры плоского угла призматические. Общие технические условия».Thus, the limit value of the deviation from the perpendicularity of the measuring (working) surfaces of the prism relative to the base angle for the measure of the 2nd (worst) accuracy class will be ± 1'30 '' GOST 2875-88. “Flat-angle measures are prismatic. General specifications. "
Исследования, описанные в работе Yu. V. Filatov, D.P. Loukianov, P.A. Pavlov, M.N. Burnashev, R. Probst. Dynamic ring laser goniometer. Ch. 12 in "Optical Gyros and their Application" / RTO/NATO AGARDograph 339, Neuilly-sur-Seine, France, 1999, p.12-17, показывают зависимость определения угла разворота многогранной призмы от величины отклонения от перпендикулярности измерительных (рабочих) поверхностей призмы относительно базовой.The studies described in Yu. V. Filatov, D.P. Loukianov, P.A. Pavlov, M.N. Burnashev, R. Probst. Dynamic ring laser goniometer. Ch. 12 in "Optical Gyros and their Application" / RTO / NATO AGARDograph 339, Neuilly-sur-Seine, France, 1999, p.12-17, show the dependence of the determination of the angle of rotation of a multifaceted prism on the deviation from the perpendicularity of the measuring (working) surfaces of the prism relatively basic.
Согласно формулеAccording to the formula
, ,
где Δφ - погрешность определения угла поворота многогранной призмы;where Δφ is the error in determining the angle of rotation of a multifaceted prism;
φ0 - максимальное значение измеряемого угла;φ 0 - the maximum value of the measured angle;
β - величина отклонения от перпендикулярности измерительных (рабочих) поверхностей призмы относительно базовой.β is the deviation from the perpendicularity of the measuring (working) surfaces of the prism relative to the base.
Для рассматриваемого случая (при φ0=30° и β=90'') величина Δφ составит 0,009'', что в данном случае является пренебрежимо малой величиной.For the case under consideration (at φ 0 = 30 ° and β = 90``), the value Δφ will be 0.009 '', which in this case is a negligible value.
После выставки призмы в горизонт разворачивают ведомую ось прибора на 90° вокруг ведущей оси (фиг.1 (а)) и снимают «кругом слева» первый начальный отсчет теодолитом 1 от первой грани шестигранной призмы. Далее снимают соответствующий отсчет «кругом справа» и вычисляют первый начальный отсчет теодолита 1 по двум измерениям:After the exhibition of the prism in the horizon, the driven axis of the device is rotated 90 ° around the leading axis (Fig. 1 (a)) and the first initial count is taken "round left" theodolite 1 from the first face of the hexagonal prism. Next, they take the corresponding count “round right” and calculate the first initial count of theodolite 1 in two dimensions:
Далее, реализовывая повороты призмы на 180° вокруг ведомой и ведущей осей прибора (фиг.1 (б)), снимают двумя кругами соответствующие горизонтальные отсчеты и теодолитом 2 от 1-й грани шестигранной призмы и вычисляют второй начальный отсчет α21:Next, realizing 180 ° turns of the prism around the driven and driving axes of the device (Fig. 1 (b)), the corresponding horizontal readings are taken in two circles and theodolite 2 from the 1st face of the hexagonal prism and calculate the second initial reference α 21 :
Теодолит 3 выставляют так, чтобы обеспечить оптическую связь между всеми теодолитами, иначе говоря, подсвеченная сетка нитей теодолита 3 должна быть наблюдаема в окуляры теодолитов 1 и 2, при повороте первого на угол α3 (фиг.1).Theodolite 3 is set so as to provide optical communication between all theodolites, in other words, the illuminated grid of theodolite 3 filaments should be observed in the eyepieces of theodolites 1 and 2, when the first is rotated through an angle of α 3 (Fig. 1).
Далее разворачивают теодолит 3 вокруг его вертикальной оси в сторону теодолита 1 так, чтобы существовала возможность обоими кругами снять горизонтальные отсчеты и теодолитом 1 изображения подсвеченной сетки нитей теодолита 3, при этом фиксируют третий начальный отсчет α31 теодолита 3. Вычисляют горизонтальный отсчет α13 : Then theodolite 3 is deployed around its vertical axis in the direction of theodolite 1 so that it is possible to take horizontal readings with both circles and theodolite 1 image of the illuminated grid of threads of theodolite 3, while fixing the third initial reference α 31 theodolite 3. Calculate the horizontal reference α 13 :
Аналогично, развернув теодолит 3 вокруг его вертикальной оси в сторону теодолита, снимают отсчеты и и вычисляют α23:Similarly, deploying theodolite 3 around its vertical axis towards theodolite, take readings and and calculate α 23 :
Кроме того, фиксируют горизонтальный отсчет α32 теодолита 3.In addition, a horizontal reading of α 32 of theodolite 3 is fixed.
Наконец, имея все входные данные, вычисляют углы α1, α2 и α3:Finally, having all the input data, the angles α 1 , α 2 and α 3 are calculated:
После чего, исходя из известного правила суммы углов треугольника, рассчитывают величину отклонения от перпендикулярности двух осей:Then, based on the well-known rule of the sum of the angles of a triangle, calculate the deviation from the perpendicularity of the two axes:
Далее приведем оценку погрешности определения исследуемого параметра:Next, we give an estimate of the error in determining the investigated parameter:
При нахождении углов α1 и α2 соответственно теодолитами 1 и 2 измерения осуществляют двумя кругами, что исключает коллимационную ошибку теодолитов.When angles α 1 and α 2 are found, respectively, by theodolites 1 and 2, the measurements are carried out in two circles, which eliminates the collimation error of theodolites.
Нахождение угла α3 рассчитывают из показаний, полученных теодолитом 3 одним кругом, соответственно ошибка такого измерения составляет паспортное значение величины коллимационной ошибки теодолита 3Т2КА:Finding the angle α 3 is calculated from the readings obtained by theodolite 3 in one circle, respectively, the error of this measurement is the passport value of the value of the collimation error of theodolite 3T2KA:
Кроме того, согласно ГОСТу 10529-96. «Теодолиты. Общие технические условия» величина коллимационной ошибки для теодолитов с автоколлимационным окуляром, может превышать паспортное значение, но не более чем на 50%, поэтому:In addition, according to GOST 10529-96. “Theodolites. General technical conditions "the value of the collimation error for theodolites with an autocollimation eyepiece may exceed the passport value, but not more than 50%, therefore:
Перед началом измерений все три теодолита выставляют в плоскость горизонта по цилиндрическим уровням при алидаде горизонтальных кругов, с ценой деления 15'', поэтому возможная погрешность выставки составляет 7,5''. Таким образом, исходя из паспортных данных теодолитов данной серии, вычисляется систематическая погрешность компенсации. На 1' наклона вертикальной оси прибора относительно нормали к горизонту погрешность измерений составляет 0,8'', следовательно, при соответствующем наклоне в 7,5'', погрешность измерений одного теодолита составит:Before the start of measurements, all three theodolites are placed in the plane of the horizon at cylindrical levels with alidade of horizontal circles, with a division price of 15 ``, so the possible error of the exhibition is 7.5 ''. Thus, based on the passport data of theodolites of this series, the systematic compensation error is calculated. On 1 'of the inclination of the vertical axis of the device relative to the normal to the horizon, the measurement error is 0.8' ', therefore, with a corresponding slope of 7.5' ', the measurement error of one theodolite will be:
Однако, т.к. все отсчеты снимают по горизонтальному углу, эту погрешность можно не учитывать.However, since all samples are taken at a horizontal angle, this error can be ignored.
Погрешности измерений, вызванные наличием рена и параллакса отсчетного устройства теодолитов не превышают в сумме 4,5''.The measurement errors caused by the presence of ren and parallax of the reading device of theodolites do not exceed 4.5 '' in total.
Важно: измерения проводятся теодолитами, прошедшими обязательную периодическую поверку и имеющими соответствующее свидетельство о поверке от метрологических служб РФ. Это же относится и к мере плоского угла.Important: measurements are made by theodolites, which have passed the mandatory periodic verification and have a corresponding certificate of verification from the metrological services of the Russian Federation. The same applies to a measure of a flat angle.
Таким образом, суммарная предельная погрешность оценки отклонения от перпендикулярности двух осей предлагаемым способом будет определяться максимальным значением коллимационной ошибки теодолита 3 и погрешностями рена и параллакса всех (трех) теодолитов:Thus, the total marginal error of estimating the deviation from the perpendicularity of the two axes by the proposed method will be determined by the maximum value of the collimation error of theodolite 3 and the errors of ren and parallax of all (three) theodolites:
Описание предложенного способа доказывает возможность достижения технического результата - возможность измерения отклонения от перпендикулярности двух осей вращения приборов бесконтактным способом.The description of the proposed method proves the possibility of achieving a technical result - the ability to measure deviations from the perpendicularity of the two axes of rotation of the devices in a non-contact manner.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010153034/28A RU2446380C1 (en) | 2010-12-23 | 2010-12-23 | Method of estimating deviation of perpendicularity of two axes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010153034/28A RU2446380C1 (en) | 2010-12-23 | 2010-12-23 | Method of estimating deviation of perpendicularity of two axes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2446380C1 true RU2446380C1 (en) | 2012-03-27 |
Family
ID=46030933
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010153034/28A RU2446380C1 (en) | 2010-12-23 | 2010-12-23 | Method of estimating deviation of perpendicularity of two axes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2446380C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU901820A1 (en) * | 1980-06-23 | 1982-01-30 | Предприятие П/Я А-1158 | Device for checking hairline net of optical geodetic instruments |
SU1525434A1 (en) * | 1987-07-16 | 1989-11-30 | Специальное Проектно-Конструкторское И Технологическое Бюро Бытовых Кондиционеров | Method of measuring deviation from perpendicularity |
SU1578463A1 (en) * | 1987-09-21 | 1990-07-15 | А.В.Дегт рёв | Method of measuring derivatives from perpendicularity of surfaces |
EP0983481A2 (en) * | 1997-07-08 | 2000-03-08 | Etec Systems, Inc. | Two piece mirror arrangement for interferometrically controlled stage |
-
2010
- 2010-12-23 RU RU2010153034/28A patent/RU2446380C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU901820A1 (en) * | 1980-06-23 | 1982-01-30 | Предприятие П/Я А-1158 | Device for checking hairline net of optical geodetic instruments |
SU1525434A1 (en) * | 1987-07-16 | 1989-11-30 | Специальное Проектно-Конструкторское И Технологическое Бюро Бытовых Кондиционеров | Method of measuring deviation from perpendicularity |
SU1578463A1 (en) * | 1987-09-21 | 1990-07-15 | А.В.Дегт рёв | Method of measuring derivatives from perpendicularity of surfaces |
EP0983481A2 (en) * | 1997-07-08 | 2000-03-08 | Etec Systems, Inc. | Two piece mirror arrangement for interferometrically controlled stage |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГОСТ 10529-96 «Теодолиты. Общие технические условия», введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта РФ с 01.07.1998 г. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3965593B2 (en) | Surveying device centripetal position measuring device and surveying instrument | |
CN105021211A (en) | Attitude testing apparatus and method based on autocollimator | |
RU2419766C1 (en) | Bench to test and calibrate levels and bar code stick | |
RU2523736C1 (en) | Measurement of dihedral angles at mirror-prismatic elements and device to this end | |
Reda et al. | Accuracy analysis and calibration of total station based on the reflectorless distance measurement | |
RU2446380C1 (en) | Method of estimating deviation of perpendicularity of two axes | |
CN106291903A (en) | A kind of laser rangefinder telescope | |
RU2383862C1 (en) | Method for alignment of metering instrument and device for its realisation (versions) | |
CN102661854A (en) | Method for testing minimum deviation angle of triple prism and refractive index of optical material of triple prism | |
US4738532A (en) | Method of calibrating an optical measuring system | |
Walker et al. | Total station: measurements and computations | |
Filatov et al. | Noncontact measurement of angular position and angular movement by means of laser goniometer | |
Gučević et al. | Effects of low temperatures in the line of sight of digital levels | |
Bokhman et al. | Research of dynamic goniometer system for direction measurements | |
CZ302521B6 (en) | Method of trigonometric measurement of vertical shifts during static loading tests of building objects | |
CN108020203B (en) | Electronic level with instrument high real-time accurate measurement function and use method thereof | |
Gill et al. | To experimental study for comparison theodolite and total station | |
Hermann | Calibration of an autocollimator (method and uncertainty) | |
Bručas et al. | Theoretical aspects of the calibration of geodetic angle measurement instrumentation | |
RU2609443C1 (en) | System for monitoring angular deformations of large-sized platforms | |
RU2528272C1 (en) | Method to determine residual sphericity of reflecting surface | |
Sidki | New Test Method for Surveying Optical Level Instruments Using CMM as a Distance Comparator Technique | |
RU2138779C1 (en) | Method of correction of i angle in three geodetic levels simultaneously | |
Bručas et al. | Increasing of the accuracy of vertical angle measurements of geodetic instrumentation | |
Larichev et al. | Dynamic angle measurements involving different optical null-indicator types |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171224 |