Установки для определения погрешности измерительной системы «Цифровой нивелир кодовая рейка»

Куликов Александр Викторович; Новоевский Виктор Тимофеевич; Ильин Александр Алексеевич; Носов Александр Николаевич; Тукмачёв Константин Витальевич

УСТАНОВКИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ «ЦИФРОВОЙ НИВЕЛИР - КОДОВАЯ РЕЙКА»

Александр Викторович Куликов

Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, г. Новосибирск, ул.

Плахотного, 10, заведующий метрологической лабораторией, тел. (383) 344-4-71, е-mail: metrol@ssga.ru

Виктор Тимофеевич Новоевский

Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, г. Новосибирск, ул.

Плахотного, 10, заведующий лабораториями кафедры наносистем и оптотехники, тел. (383) 344-44-71, е-mail: metrol@ssga.ru

Александр Алексеевич Ильин

Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, г. Новосибирск, ул.

Плахотного, 10, заведующий лабораторией кафедры высшей геодезии, тел. (383) 344-44-71, е-mail: metrol@ssga.ru

Александр Николаевич Носов

Сибирский научно-исследовательский институт метрологии, 630004, г. Новосибирск, пр. Димитрова, 4, старший научный сотрудник, тел. (383) 210-14-13, е-mail: lui@sniim.nsk.ru

Константин Витальевич Тукмачёв

Сибирский научно-исследовательский институт метрологии, 630004, г. Новосибирск, пр. Димитрова, 4, младший научный сотрудник, тел. (383) 210-14-13, е-mail: lui@sniim.nsk.ru

Разработанные установки обеспечивают проведение работ по поверке и калибровке измерительной системы «Цифровой нивелир - кодовая рейка» на современном уровне требований.

Ключевые слова: средняя квадратическая погрешность, поверка.

CALIBRATORS FOR SYSTEMATIC ERROR DETERMINATION OF THE MEASURING SYSTEM «DIGITAL LEVEL - CODE ROD»

Alexander V. Kulikov

Siberian State Academy of Geodesy, 10, Plakhotnogo, st, Novosibirsk, 630108, Head of metrological laboratory, tel. (383) 344 - 44 71, е-mail: metrol@ssga.ru

Victor T. Novoevsky

Siberian State Academy of Geodesy, 10, Plakhotnogo, st, Novosibirsk, 630108, Head of laboratorys, department of nanosystems and optoengineering, tel. (383) 344-44-71, е-mail: metrol@ssga.ru

Aleksandr A. Ilyin

Siberian State Academy of Geodesy, 10, Plakhotnogo, st, Novosibirsk, 630108, Head of laboratory, department of higher geodesy, tel. (383) 344 - 44 - 71, е-mail: metrol@ssga.ru

Alexander N. Nosov

Siberian research institute of metrology, 4, Dimitrova, st, Novosibirsk, 630004, Senior researcher assaciate, tel. (383) 210-14-13, е-mail: lui@sniim.nsk.ru

Konstantin V. Tukmachev

Siberian research institute of metrology, 4, Dimitrova, st, Novosibirsk, 630004, Junior researcher, tel. (383) 210-14-13, E-mail: lui@sniim.nsk.ru

Developed installation and ensure conduct of work on the verification and calibration of the measuring system «Digital level - gradueted code rod» on the current level of requirements.

Key words: mean-square value, calibration, standard.

В настоящее время накоплен большой отечественный опыт по использованию измерительной системы «Цифровой нивелир - кодовая рейка», результаты анализа которого должны быть использованы и отражены в нормативных документах с целью повышения достоверности и точности результатов исследований.

Погрешность измерительной системы «Цифровой нивелир - кодовая рейка», далее Система определяется двумя способами:

- С помощью Установки поверки системы (УПС) сравнением показаний Системы с показаниями микрометрического винта или длиной КМД;

- С помощью горизонтального лазерного интерферометра путем сравнения разностей отсчетов, взятых по рейке цифровым нивелиром, с эталонными разностями, полученными по интерферометру.

УПС, разработанная ПО «Инжгеодезия», представлена на рис. 1.

Рис. 1. Внешний вид УПС с нивелирной рейкой (нивелир и КМД не показаны)

На основании 1 установлены четыре стойки 2 с крышкой 3, на двух стойках установлен подвижный узел 5 с салазками 4. На подвижном узле закреплен микровинт 6 для перемещения салазок 4. На салазках закреплен рейкодержатель 7 с винтами 9 для фиксации рейки 8. На основании 1 установлены уровни 11, а лампа 12 для подсветки рейки - на одной из стоек, КМД устанавливают на основании 1 в упор салазкам 4. На рейкодержателе 7 с винтами 9 закрепляют рейку 8. Против рейки устанавливают нивелир (не показан), приводят его в рабочее состояние.

В поле зрения нивелира наблюдают изображение штрихов рейки. Снимают отсчёт по отсчётному устройству нивелира и одновременно по шкале микрометрической головки 6 перемещают рейку 8 через каждые 5 мм. По разности показаний нивелира и микровинта судят о погрешности системы Дс. Сравнивают значение этого перемещения с показаниями нивелира -несовпадение есть погрешность Системы.

Горизонтальный интерференционный компаратор для определения погрешности измерительной системы «цифровой нивелир- кодовая рейка» разработанный в СГГА представлен на рисунке 2.

Погрешность измерительной системы зависит от величины масштаба в нивелире (например, в связи с эффектом старения ПЗС-матрицы) и от состояния штрих-кодов, которое может изменяться, если повреждается поверхность реек (например, поцарапанные кодовые элементы). Поэтому определение погрешности измерений системы необходимо выполнять как совместную калибровку нивелира и комплекта реек. Идея такой методики состоит в сравнении разности отсчётов, взятых цифровым нивелиром по двум кодовым рейкам, с эталонной разностью отсчётов, полученных по интерферометру. Нивелир 3 устанавливается на подставке 4 и приводится в рабочее положение. Кодовые рейки 5 и 6 укладываются на ложементе 9 каретки 7 и жёстко соединяются через концевую меру длины (КМД) 8 пятками навстречу друг другу. Передвигая каретку 7, моделируют минимально возможный для взятия нивелиром при помощи зеркала 9 отсчёт по одной из реек.

После приведения системы в рабочее положение обнуляется показание интерферометра и выполняется серия отсчётов нивелиром по одной из реек. Перемещая каретку, производится аналогичная установка высоты для второй рейки. Берутся отсчёты по интерферометру, серия отсчётов по нивелиру и второй рейке, используя функцию программного обеспечения нивелира “перевёрнутая рейка”. Таким образом, перемещая каретку с заданным шагом, фиксируемым лазерным интерферометром, исследуется комплект реек по всей длине штрих-кодовых шкал. Затем выполняется обратный ход.

По полученным данным определяется N - разность отсчётов нивелира по двум рейкам за вычетом номинального значения КМД и I- - разности соответствующих показаний интерферометра:

N = Ни - N2 - - КМД,

I = 1ц - Ьг,

где Нц и N21 - отсчёты нивелира по рейкам; КМД - величина концевой меры длины; 11г - 12г - отсчёты по интерферометру.

По расхождениям этих разностей вычисляется СКП измерительной системы «Цифровой нивелир - кодовая рейка».

СКПпр, 06р =7^^,

где Аг = N1 -1; п - число измерений в ходе.

СКП измерительной системы ”нивелир-комплект реек” определяется как среднее из погрешностей СКПпр, обр.

а)

б)

а) установка двух штрих-кодовых реек скреплённых КМД (5, 6 - кодовые рейки; 7 - каретка;

8 - КМД; 9 - ложемент) б) общий вид установки (1 - лазерный интерферометр; 2 - уголковый отражатель с мишенью; 3- цифровой нивелир; 4 - подставка; 9 - зеркало)

Рис. 2. Лазерный интерференционный компаратор СГГА

2

9

1

Результат определения СКП измерительной системы ”нивелир-комплект кодовых реек” приведён на примере нивелира Trimble DiNi 03 и двух кодовых реек LD11 NEDO. По результатам измерений получены: СКПпр = 0.062567 мм; СКПобр = 0.021572 мм; СКП изм. сисх = 0.042069 мм.

CALIBRATORS FOR SYSTEMATIC ERROR DETERMINATION OF THE MEASURING SYSTEM «DIGITAL LEVEL CODE ROD»12Siberian research institute of metrology

Текст научной работы на тему «Установки для определения погрешности измерительной системы «Цифровой нивелир кодовая рейка»»