WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

По результатам многократных измерений построен график погрешности (рис.8). В данном эксперименте систематическая погрешность не превышают 50 мкм. Полученные значения являются калибровочными и их следует вводить как поправки при поверке и калибровке тахеометров (нивелиров) на вертикальном стенде.

Стенд УМК-М для поверки и калибровки системы «нивелир – рейка» – рис. 3(а). В отличие от исследования ВУ, при исследовании нивелиров на подвижный столик устанавливается нивелир (1) (оптический, цифровой, лазерный). Нивелир устанавливался на горизонтальном столике вертикального стенда. Расстояние от прибора до рейки составляло порядка 3 метров. Винт микроподачи обеспечивает перемещение в вертикальном направлении подвижной части со столиком и нивелиром. Инварная метровая штрих-кодовая рейка (7) устанавливается неподвижно (для оптических нивелиров используется метровая инварная рейка с 5мм делениями). На подвижной каретке закреплена считывающая головка Lid-300 (HEIDENHAIN) (5), растровая мера длиной 200мм (6) установлена в корпусе, жестко связанном с неподвижным, вертикально расположенным на фундаменте, швеллером. Мера изготовлена из стекла, коэффициент линейного расширения которого составляет 10мкм/м градус. Погрешность отсчитывания составляет порядка 3мкм. Перемещение в вертикальном направлении отображается на цифровом блоке VRZ 735 (HEIDENHAIN) с дискретностью 0,5 мкм.

Рис. 9. Результаты исследования нивелира DiNi10 и 1м штрих-кодовой инварной рейки.

Рис. 10. Результаты исследования нивелира DiNi12 и 1м штрих-кодовой инварной рейки.

На графиках (рис. 9 и 10) показаны результаты исследования цифровых нивелиров DiNi10, DiNi12 и 1 метровой инварной штрих-кодовой рейки.

Из графиков видно, что погрешность определения превышения по инварной штрих-кодовой рейке цифровым нивелиром DiNi10 не превышает 0,05 мм, а DiNi12 – не превышает 0,015 мм. На графиках (рис. 9 и 10) показаны результаты исследования на одном из участков рейки, выбор именно этих участков обусловлен наибольшей величиной погрешности.

Горизонтальный стенд УМК-М для поверки и калибровки системы «нивелир – рейка». Основой разработанного стенда является оптико-механический компаратор МИИГАиК, существенно доработанный и усовершенствованный (см. рис.4).

Для совместного исследования нивелира и рейки применялась методика, разработанная в главе 2. Зная расстояние между микроскопами по инварному жезлу, мы имеем возможность переместить подвижную каретку на это расстояние. Вводим штрих рейки в бисектор микроскопа и снимаем отсчеты по нивелиру. Затем перемещаем каретку с рейкой так, чтобы тот же штрих рейки попал в бисектор другого микроскопа, и снимаем отсчеты по нивелиру. Разность двух соответствующих отсчетов даст нам перемещение. Также возможны исследования c использованием лазерного интерферометра. В табл. 2 показаны результаты исследования цифрового нивелира DiNi12 и 3 метровой инварной штрих кодовой рейки.

Из результатов исследований следует, что инструментальная погрешность измерения метровых интервалов при помощи системы «цифровой нивелир DiNi12 – инварная 3-х метровая штрих-кодовая рейка» не превышает 0,06 мм. Таблица 2

Метровые интервалы

Номинальная длина метровых интервалов рейки полученная на УМК-М

Длина метровых интервалов измеренных цифровым нивелиром DiNi12

Погрешности измерения метровых интервалов цифровым нивелиром DiNi12 с учетом поправок за компарирование рейки на УМК-М

ход прямо

ход обратно

среднее

 

мм

 

мм

 

мм

 

мм

мм

1

+0,009

+0,01

-0,01

+0,000

-0,009

2

+0,007

+0,01

+0,02

+0,015

+0,008

3

+0,003

+0,01

-0,01

+0,000

-0,003

4

-0,012

+0,02

+0,00

+0,010

+0,022

5

-0,005

-0,01

-0,02

-0,015

-0,010

6

-0,021

-0,01

+0,00

-0,005

+0,016

7

-0,008

+0,02

+0,02

+0,020

+0,028

8

-0,007

+0,01

-0,01

+0,000

+0,007

Погрешность метровых интервалов инварной 3-х метровой штрих-кодовой рейки не превышает 0,02 мм. Инструментальная погрешность самого цифрового нивелира DiNi12 при измерении метровых интервалов не превышает 0,04мм.

Исследование системы «нивелир – рейка» с использованием концевых мер длины. Для проведения эксперимента было выбрано три высокоточных нивелира: оптический Н-05 и два цифровых DiNi10 и Dini12, а также рейки: инварная для оптического нивелира, инварная и четыре деревянных рейки для цифровых нивелиров. Все три прибора были установлены на штативы на одинаковом расстоянии от нивелируемых точек и на приблизительно одной высоте. Три точки установки реек представляли собой неподвижные горизонтальные площадки (предметный столик). Расстояния от нивелиров до трех точек нивелирования составляли: 3,5 м; 13,7 м; 29,0 м соответственно. Для изменения высоты точки использовались концевые меры длины (КМД), погрешность размера которых не превышала 0,4 мкм (при температуре 200С). Размер КМД составлял от 0,5 мм до 200 мм.

На нивелируемую точку по очереди устанавливались рейки и снимались отсчеты. Затем на точку устанавливали концевую меру размера 0,5мм и снова поочередно ставили рейки и снимали отсчеты. Изменение высоты при помощи концевых мер проводилось от нуля (пустая площадка), до 200 мм. Шаг изменения высоты: от 0 до 10 мм составлял 0,5 мм; от 10 до 100 мм составлял 10мм; от 100 до 200 мм составлял 20мм; между мерой в 1 мм и 1,5 мм устанавливалась мера в 1,2 мм. Такая методика была использована на каждой из трех нивелируемых точек. Реализованная методика представляет собой нивелирование из середины.

В результате исследования получено, что отклонения в превышениях, определенных нивелиром Н-05 по инварной рейке с 5-ти миллиметровыми делениями, составили порядка 0,2мм. Отклонения в превышениях, определенных нивелиром DiNi 10 по инварной штрих-кодовой рейке, не превышают 0,1мм. Отклонения, определенные нивелиром DiNi 12 по инварной штрих-кодовой рейке, не превышают 0,05 мм. Можно сделать вывод, что нивелир DiNi 12 является более точным.

Методика проведения эксперимента в полевых условиях почти не отличается от методики в лаборатории. Разница лишь в том, что было добавлено расстояние 50м и подобрано максимальное расстояние 86,5м, на котором нивелиры DiNi 10 и DiNi 12 могли отсчитывать по рейке.

Из проведенных исследований вытекают следующие выводы. С ростом расстояния от нивелира до рейки растет и погрешность определения превышения. Максимальная погрешность измерения превышений нивелиром DiNi10 на 3,5м составила 0,2мм, на 13,5м – 0,2мм, на 29,0м – 0,5мм, на 50м – 0,6мм и на 86,5м погрешность достигла 1,2мм. Максимальная погрешность измерения превышений нивелиром DNi12 на 3,5м составила 0,15мм, на 13,5м – 0,25мм, на 29,0м – 0,35мм, на 50м – 0,55мм и на 86,5м погрешность достигла 1,2мм.

Проведенные исследования метода калибровки систем «нивелир – рейка» с помощью концевых мер длины продемонстрировали возможность выявления инструментальной погрешности. В результате исследований выявлены инструментальные погрешности, которые в дальнейшем могут быть учтены при разработке методик и инструкций по нивелированию различных классов.

Рис. 11. Лазерный трекер «FARO».

Результаты поверки и калибровки системы лазерного трекера для измерения превышений. Лазерный трекер (рис.11) является высокоточным средством измерения и, в соответствии с законом о единстве измерений, требует проведения метрологической поверки или калибровки.

Исследование проводилось в соответствии с разработанной в главе 2 методикой. Для исследования был предоставлен лазерный трекер фирмы «FARO». Заявленная фирмой погрешность измерения вертикальной координаты «Z» или превышения составляет 18мкм + 3ppm.

Рис. 12. График погрешностей измерения превышений лазерным трекером.

При такой заявленной погрешности в качестве эталонного средств был выбран растровый измерительный преобразователь с погрешностью 3мкм, а в качестве альтернативного – лазерный интерферометр с погрешностью 1мкм+1ppm. Для исследования погрешности измерения превышения в диапазоне от -450до+450 работа проводилась при двух установках лазерного трекера. Трекер был установлен на расстоянии 200мм от отражателя. Данные условия вызваны тем, что длина растровой меры измерительного преобразователя составляла 200мм.

По результатам исследований был построен калибровочный график (рис. 12) погрешностей измерения превышений лазерным трекером. В результаты поверки были внесены поправки за систе-матическую погрешность хода подвижной каретки. Эти исследования показали, что инструментальная погрешность измерения превышения лазерным трекером не превышает 30 мкм, однако при изменении горизонта инструмента происходит «скачок», это может свидетельствовать о наличие неучтенной погрешности.

ВЫВОДЫ

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»