Українська   English
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

1. Актуальность темы

Итогом развития геодезического приборостроения стало появление принципиально новых конструкций приборов, созданных для выполнения различных геодезических измерений. Прежде всего, к этим приборам можно отнести электронный тахеометр, обладающий следующими уникальными характеристиками: автоматизированный процесс проведения измерений, высокая точность, возможность получения результатов измерений в удобной компьютерной форме. Однако на сегодняшний день для геодезиста любой электронный тахеометр остается так называемым «черным ящиком», сохраняющим множество вопросов об особенностях его устройства, программном обеспечении, алгоритмах работы. Дальнейшее совершенствование таких угломерных приборов как тахеометр, связано с возрастающими требованиями к их точности и надежности. Возникает необходимость разработки новых методов и средств контроля их метрологических характеристик. Погрешности измерительных систем оптикоэлектронных углоизмерительных приборов имеют сложную природу и могут быть выявлены в результате экспериментальных исследований. Для достижения максимальной точности измерения горизонтальных углов точными оптическими теодолитами выполняют измерения несколькими приемами с перестановкой лимба между приемами. У современных электронных теодолитов и тахеометров лимб не переставляется, хотя предусмотрена имитация этой операции путём высвечивания на экране любого отсчёта. Есть единственный способ применить эквивалентный перестановке лимба у оптических теодолитов способ для электронных приборов с неповторительной системой осей - переставлять между приёмами подставку на штативе (столбе). При выполнении исследований с перестановкой подставки появились неожиданные результаты и другие смежные исследования, которые легли в основу содержания диссертации.

Проводить всестороннее исследование приборов важно не только для фирм производителей, сервисных центров по обслуживанию приборов, научноисследовательских институтов, но и для рядового пользователя, который при необходимости сможет определить, какой прибор позволяет выполнять измерение более точно. Наиболее востребованными на сегодняшний день становятся следующие виды работ, предполагающие высокоточные угловые измерения: создание государственных геодезических и опорных сетей, точное вынесение и закрепление осей при строительстве, геодезический мониторинг зданий и сооружений, обеспечение безопасности эксплуатации уникальных инженерных сооружений и многое другое [32, 41, 43, 83, 113]. Вместе с тем, наблюдается недостаточная разработанность нормативно-технической документации, включающей в себя программы и порядок исследований погрешностей измерений электронными тахеометрами. Это и определяет актуальность темы диссертационной работы. Вопросами исследований электронных тахеометров занимались такие выдающиеся ученые, как Х.К. Ямбаев, Д.А. Аникст, К.М. Константинович, И.В. Меськин, Н.Х. Голыгин, Ю.Б. Парвулюсов, В.М. Зимин, М.М. Карсунская и многие другие.

2. Цель и задачи исследования, планируемые результаты

Основной целью работы является разработка методов исследования электронных тахеометров в условиях производства для оценки и повышения точности измерения горизонтальных углов.

Основные задачи исследования:

  1. Разработать метод определения систематических погрешностей измерения горизонтальных углов электронными тахеометрами.
  2. Разработать метод исследования упругих деформаций подставки электронных тахеометров в процессе выполнения измерений.

Объект исследования: процесс измерений электронным тахеометром

Предмет исследования: систематические погрешности измерений горизонтальных углов электронными тахеометрами.

Научная новизна работы:

  1. Впервые совместно применены способы разворота подставки тахеометра на штативе (столбе) на заданные углы и измерения неизменного горизонтального угла с целью определения систематических погрешностей измерения угла для разных участков горизонтального круга.
  2. Выведены формулы преобразования погрешностей измерения горизонтального угла в погрешности направления для полного оборота горизонтального круга с целью оценки точности работы прибора, выявления лучших приборов или введения поправок в измерения.
  3. Разработан метод исследований возможных поворотов (упругих деформаций) подставки тахеометра как вокруг горизонтальной оси (повороты в вертикальной плоскости), так и вокруг вертикальной оси (азимутальные повороты), позволяющий оценить влияние неуравновешенности алидады тахеометра.

3. Методы исследования рассматриваемые в работе

3.1 Метод определения систематических погрешностей измерения горизонтальных углов электронными тахеометрами.

Разработанный метод заключается в следующем. При исследованиях тахеометром измеряют горизонтальный угол между направлениями на 2 коллиматора. Угол между коллиматорами составляет около 70°. Измерения выполняют с перестановкой подставки на штативе через 30°. 13 измерений от 0° до 360° условно считают циклом измерений. В реферате приведены основные формулы, полученные в работе. Пусть в одном цикле имеем 13 измерений одного и того же угла на разных установках горизонтального круга

Установка - это отсчёт по горизонтальному кругу при наведении на левый коллиматор (направление). Начальное ориентирование лимба в каждом цикле измерений проводилось путем установки разъема для передачи данных с тахеометра в створе на левый коллиматор. Так как первое и последнее измерения угла в каждом цикле выполняют на установке 0°, оба измерения усреднялись и в дальнейшую обработку включались 12 измерений. При этом нельзя обойтись без последнего 13-го измерения в цикле, так как оно является замыканием и контролем неизменности измеряемого угла.

В отклонениях содержатся случайные и систематические погрешности. Однако целью разработки методов исследования является выявление систематических погрешностей. Уменьшение случайных погрешностей достигается большим числом измерений на каждой установке, минимальной длительностью измерений в полуприеме и полным однообразием всех 13 измерений в цикле. Предполагая, что зависимость отклонений Ad от установки at является периодической функцией F(a) в интервале 0...360°, разложим её в ряд Фурье.

3.2 Исследования упругих деформаций электронных тахеометров

Здесь приводятся результаты дополнительного эксперимента по выявлению влияния упругих деформаций деталей тахеометра на погрешность измерения горизонтальных углов электронными тахеометрами. Для проведения измерений использовалось специальное устройство, подобное описанному выше, но с двумя оптическими зеркалами, расположенными вертикально под углом 90° друг к другу, закрепленными на неподвижной части электронного тахеометра ниже алидады, но выше подставки. При вращении алидады горизонтального круга исследуемого тахеометра устройство должно быть неподвижным, если нет упругих деформаций. При их наличии устройство с зеркалами может испытывать повороты вокруг вертикальной оси (азимутальные повороты), которые можно зафиксировать другими тахеометрами (измерительными). Эти повороты приводят к погрешностям при измерении горизонтальных углов.

зрительные трубы которых видны через зеркала визирные цели, закреплённые на стене помещения. Делают наведения тахеометрами на визирные цели при разных положениях алидады исследуемого тахеометра, снимают отсчёты, вычисляют уклонения отсчётов от среднего, которые и будут являться функциями погрешностей, вызванных упругими деформациями. Чтобы учесть влияние деформаций штатива на точность измерений горизонтальных углов, проводилась еще одна серия измерений, в которой устройство с зеркалами закреплялось между подставкой и головкой штатива (зеркало на штативе). Так как ожидаемые азимутальные деформации соизмеримы или даже меньше возможных погрешностей работы приборов, был разработан метод, повышающий точность определения деформаций более чем в 2 раза. Для этого применены 2 способа. В первом способе нужно так разместить измерительный тахеометр и визирую цель относительно зеркала, чтобы изменение отсчёта по горизонтальному или вертикальному кругу при небольшом повороте Da зеркала вокруг соответственно вертикальной или горизонтальной (совпадающей с плоскостью зеркала) осей, был максимальным. Во втором способе принудительно увеличивают штатный момент силы в несколько раз. Для этого измеряют момент силы, вызванный внецентренностью алидады в штатном режиме работы прибора, и дополнительно закрепляют в нужном месте алидады груз, повышающий в несколько раз штатный момент силы. Оба вектора моментов должны совпадать по направлению.

Выводы

Основные итоги выполненных исследований заключаются в следующем:

  1. Разработан метод исследования погрешностей измерения горизонтальных углов электронных тахеометров.
  2. Разработан метод исследования азимутальных деформаций и деформаций в вертикальной плоскости подставки электронного тахеометра при вращении алидады.
  3. Выполнен анализ полученных данных при помощи разложения в ряды Фурье, по результатам исследований составлены таблицы с результатами обработки измерений, графики погрешностей измерения горизонтальных углов и графики зависимости погрешностей измерения угла и направления от положения алидады и подставки тахеометра.

Разработанные методы и сформулированные общие принципы исследования электронных тахеометров в условиях производства рекомендуется использовать для оценки точности измерения горизонтальных углов и вычисления поправок.

Дальнейшие исследования направлены на следующие аспекты:

Перспективы дальнейших исследований в данном направлении состоят в разработке методов, позволяющих в производственных условиях определять характеристики точности измерения электронными тахеометрами вертикальных углов и расстояний, в разработке и внедрении нормативов выполнения метрологической аттестации электронных тахеометров с уменьшением трудозатрат поверителя на выполнение поверки.

Список источников

  1. Гура Д.А., Аветисян Г.Г., Желтко С.Ч. Об исследованиях угломерных ошибок электронных тахеометров // Геодезия и картография. - 2011. - № 4. – С. 16-18..
  2. Гура Д.А., Аветисян Г.Г., Желтко Ч.Н. Исследования упругих дефор-маций электронных тахеометров // Геодезия и картография. - 2011. - № 5. – С. 10-12.
  3. Гура Д.А., Желтко Ч.Н., Аветисян Г.Г. Об исследованиях угломерных ошибок горизонтального круга электронных тахеометров разложением в ряды Фурье // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2011. - № 4. – С. 3-6.
  4. Гура Д.А., Желтко Ч.Н., Шевченко Г.Г., Пастухов М.А. История про¬блемы исследования угломерных ошибок углоизмерительных приборов // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2013. - №5. – С. 43-45.
  5. Gura D.A., Zheltko Ch.N., Shevchenko G.G., Berdzenishvili S.G. Experi¬mental investigations of the errors of measurements of horizontal angles by means of electronic tacheometers // MEASUREMENT TECHNIQUES Издательство: Springer New York Consultants Bureau, 2014, том 57 №3, P. 277-279.
  6. Желтко Ч.Н., Гура Д.А., Пастухов М.А., Шевченко Г.Г. Исследования влияния внецентренности алидады электронных тахеометров // Изв. вузов. Гео¬дезия и аэрофотосъемка. - 2015. - №6. – С. 18-23..
  7. Елкин Е.А. Принцип работы углоизмерительного устройства для хранения направления в плоской системе координат // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2009. - № 5. - С. 95-97.
  8. Жеболдов Г.В., Парвулюсов Ю.Б. Принципы построения стенда для контроля датчиков угла электронных теодолитов // Датчики электр. и неэлектр. величин (Датчик 93) / Тез. докл. к I Междунар. конф. Ч.2. - Барнаул. - 1993. - С. 73-79.
  9. Голыгин Н.Х., Салунин Н.В., Шилин В.А. Оценка точности образцовой установки для измерительных систем геодезических приборов // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2005. - № 6. - С. 125-128.
  10. Боровой В.А. Использование автоколлимационного метода при исследованиях геодезических приборов // Инженерная геодезия (Киев). - 1989. - № 32. - C. 18-21.
  11. Визиров Ю.В. Систематическая погрешность цифрового отсчета // Измерительная техника. - 1999. - № 1. - С. 22-24. .