Стенд для поверки и калибровки цифровых нивелиров и штрихкодовых реек

Изобретение относится к устройствам для метрологической поверки и калибровки геодезических приборов. На изолированном от пола фундаменте установлены столбы, на которых укреплены направляющие рельсы. По рельсам перемещается каретка с отражателем лазерного интерферометра, поверяемой и эталонной штрихкодовыми рейками. Рейки расположены соосно и жестко соединены пятками навстречу друг другу через блок эталонных концевых мер длины. Поворотное зеркало выставляют под углом к плоскости шкалы горизонтально расположенных реек так, чтобы сетка нитей автоколлиматора совпадала с автоколлимационным изображением призмы Ар-90°. Призма имеет зеркальное покрытие граней и жестко закреплена диагональной гранью с поворотным зеркалом. Значение перемещения каретки считывают с лазерного интерферометра. Для наклона нивелира используют экзаменатор. Под углом 45° к поверяемой штрихкодовой рейке на неподвижной направляющей жестко закреплено зеркало. В роли лазерного интерферометра использован лазерный трекер, отражатель которого имеет возможность базирования на поверхности поверяемой штрихкодовой рейки. 1 ил.

 

Изобретение относится к области геодезии, в частности к стендам для метрологической поверки и калибровки геодезических приборов, например нивелиров и реек.

Известно устройство для поверки системы "цифровой нивелир - штрихкодовая рейка", содержащее горизонтальные направляющие с установленной на ней кареткой, на которой уложена нивелирная рейка, нивелир, установленный на П-образной подставке, и интерферометр, при этом горизонтальный визирный луч нивелира на подставке меняет направление на 90° с помощью зеркала [1]. Недостатком данного устройства является недостаточная точность, кроме того, имеется возможность исследования только нивелира.

Наиболее близкими по технической сущности к достигаемому результату являются стационарный оптико-механический компаратор МИИГАиК, содержащий изолированные от пола фундаменты с микроскопами, под которыми на подвижной каретке помещена мера, сами микроскопы снабжены микрометрами, а для высокоточных измерений применяются интерферометры, а также стенды для поверки и калибровки нивелиров и реек, в которых введены дополнительные направляющие с перемещающимися по ним микроскопами, блок концевых мер длины и инверсная эталонная штрихкодовая рейка [2].

Недостатками данного устройства являются невозможность определения погрешности измерения поверяемым прибором при его наклонах и наклонах рейки и прогиба рейки, а также установки точного направления визирной оси прибора под углом 90° к поверяемой рейке.

Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей стенда.

Указанная цель достигается тем, что на изолированных от пола фундаментах с укрепленными направляющими рельсами с установленной на них перемещающейся кареткой с поверяемой штрихкодовой рейкой и отражателем лазерного интерферометра, поворотным зеркалом и перемещающимися микроскопами, блоком концевых мер длины и эталонной инверсной штрихкодовой рейкой, расположеными соосно и жестко соединеными через блок концевых мер длины пятками навстречу друг другу, дополнительно введены призма Ар-90° с зеркальным покрытием граней, жестко соединенная диагональной гранью с поворотным зеркалом, автоколлиматор, экзаменатор, лазерный трекер и дополнительное зеркало, направляющее ось излучения лазерного трекера на поверяемую рейку.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена принципиальная схема стенда.

Устройство содержит подвижную каретку 1, эталонную штрихкодовую рейку 2, опорные балки 3, поверяемую штрихкодовую рейку 4, микроскоп-микрометр 5, поворотное зеркало 6, направляющую 7, нивелир 8, уголковый отражатель 9 лазерного трекера 10, направляющие 11 каретки 1, подвижную плиту 12, винт микроперемещения 13, блок, состоящий из трех эталонных концевых мер длины 14, 15 и 16, призму Ар-90° 17, автоколлиматор 18, кронштейн 19 крепления автоколлиматора, фундаменты 20, микровинт 21 экзаменатора 22 и зеркало 23. Размер блока мер L=3а, где а - размер одной концевой меры.

Устройство работает следующим образом.

На место нивелира 8 устанавливается точный теодолит с автоколлимационным окуляром на отсчет при вертикальном круге, равный месту нуля (зенита) (не показан). Поворотное зеркало 6 устанавливается вертикально, при этом в поле зрения теодолита и автоколлиматора 18 автоколлимационные изображения сеток нитей должны совпадать с их сетками нитей. Устанавливается нивелир 8, и зеркало 6 поворачивается так, чтобы с сеткой нити автоколлиматора 18 совпало ее автоколлимационное изображение от зеркальной грани призмы 17. При этом поворотное зеркало будет выставлено под углом 45° к направлению плоскости шкалы горизонтально расположенных инварных штрих-кодовых реек. Эталонная 2 и поверяемая 4 рейки через притертый к их пяткам в середине блок концевых мер 14÷16 жестко соединяются между собой и устанавливаются на подвижной каретке 1 горизонтально и соосно с измерительным каналом лазерного трекера 10, подвижная каретка перемещается так, чтобы в поле зрения цифрового нивелира 8 появилась шкала поверяемой штрих-кодовой рейки 4, с помощью винта микроперемещения 13 добиваются необходимого отсчета на дисплее цифрового нивелира (например, 200 мм), в этот момент обнуляются или запоминаются показания на цифровом блоке лазерного трекера, при этом отражатель трекера закреплен на каретке 1; каретка перемещается так, чтобы в поле зрения цифрового нивелира попала кодовая шкала эталонной рейки 2, при этом отсчет на дисплее нивелира должен быть равен отсчету по эталонной рейке (те же 200 мм), в этот момент считывается значение перемещения D на цифровом табло лазерного трекера 10. Далее каретка 1 снова возвращается на отсчет по эталонной рейке, равный 200 мм, проверяется нулевой (установленный) отсчет по лазерному трекеру, после чего на грань концевых мер длины 14 и 15 фокусируется микроскоп 5 в центре его сетки нитей. После этого, если требуется сразу определить пятку поверяемой рейки, то рейки разъединяются и на место поверяемой рейки 4 устанавливается эталонная рейка 2 с концевой мерой 16, по ней выставляется отсчет на дисплее цифрового нивелира, равный 200 мм, и обнуляются показания лазерного трекера. Далее каретка 1 перемещается до совпадения грани концевой меры 16 с центром сетки нитей микроскоп-микрометра 5, записывается отсчет d по лазерному трекеру 10.

Вычисляется пятка Пэт эталонной рейки 2 и сравнивается с данными по ее свидетельству

П_пов=П_эт-d

контроль: П_пов+П_эт+L=D.

Если необходимо определить разность пяток пары рабочих реек, то вместо эталонной штрихкодовой рейки выбирают вторую в паре рейку.

Для контроля нанесения штрихкода на инварной полосе рейки после наведения микроскопа 5 на пятку контролируемой рейки и считывания показаний с лазерного трекера 10 каретка 1 перемещается с наведением по микроскопу 5 на требуемое по коду расстояние, при этом лазерный трекер служит эталоном перемещения.

Для контроля отклонений от прямолинейности и плоскостности поверхности рейки, а также взаимного расположения пары реек измерительный канал лазерного трекера 10 через зеркало 23 ориентируется на отражатель 9, установленный на плоскости одной из реек. Трекер переводится в режим работы интерференционных измерений дальности, в дальнейшем при перемещении каретки 1 по направляющим 11 по приращению координаты, совпадающей с осью измерительного канала лазерного трекера, выявляется отклонение от прямолинейности или плоскостности реек, а также взаимное расположение пары реек.

Для выявления влияний наклонов прибора на погрешность измерений и исследований диапазона работы компенсатора нивелир наклоняется на экзаменаторе 22 микровинтом 21 на известный угол.

Стенд для поверки и калибровки нивелиров, штриховых и штрихкодовых реек, содержащий столбы, установленные на изолированном от пола фундаменте, на которых укреплены направляющие рельсы с установленной на них перемещающейся кареткой с отражателем лазерного интерферометра, а также поверяемой штрихкодовой рейкой и эталонной штрихкодовой рейкой, расположенными соосно и жестко соединенными пятками навстречу друг другу через блок эталонных концевых мер длины, винт микроперемещения, с помощью которого добиваются необходимого отсчета на дисплее нивелира, поворотное зеркало, выставленное под углом к плоскости шкалы горизонтально расположенных штрихкодовых реек, микроскоп-микрометр, нивелир и лазерный интерферометр, с которого считывают значение перемещения каретки, отличающийся тем, что в него дополнительно введены призма Ар-90° с зеркальным покрытием граней, жестко закрепленная диагональной гранью с поворотным зеркалом, автоколлиматор, сетка нитей которого совпадает с автоколлимационным изображением от зеркальной грани призмы Ар-90°, экзаменатор для наклона нивелира и зеркало, жестко закрепленное на неподвижной направляющей под углом 45° к поверяемой штрихкодовой рейке, в роли лазерного интерферометра использован лазерный трекер, отражатель которого имеет возможность базирования на поверхности поверяемой штрихкодовой рейки.