DD252237A1 - METHOD AND ARRANGEMENT FOR COMPENSATING THE KIPPACHES ERROR IN MEASURING INSTRUMENTS - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Kompensation des Kippachsenfehlers bei elektronischen Theodoliten und Tachymetern fuer Messungen in einer Fernrohrlage, indem der reine Kippachsenfehler direkt mit einer Neigungsmesseinrichtung zur Messung der Stehachsenschiefe kompensiert wird, ohne dass ein Mikrorechner zur Berechnung der Korrekturwerte bezueglich Kippachsenfehler fuer die gemessenen horizontalen Richtungen benoetigt wird. Das wird dadurch erreicht, dass der Nullpunktsfehler der Neigungsmesseinrichtung durch Justierung eines Verstellelements so eingestellt wird, dass der Nullpunktsfehler dem mit einer Pruefeinrichtung gemessenen reinen Kippachsenfehler proportional ist. Die Neigungsmesseinrichtung, umfassend eine Messeinrichtung zur Stehachsenschiefe, einen Neigungsmesser und ein Verstellelement sind dabei in einem das Fernrohr tragenden Stuetzelement angeordnet. Das Verstellelement ist vorzugsweise eine Sekundenschraube, an der eine Skala oder ein Index angeordnet ist. Fig. 1The invention relates to a method and an arrangement for compensating the tilt axis error in electronic theodolites and tachymeters for measurements in a telescope position by the pure Kippachsenfehler is compensated directly with a tilt measuring device for measuring the standing axis skew without a microcomputer for calculating the correction values with respect Kippachsenfehler for measured horizontal directions is required. This is achieved by adjusting the zero-point error of the inclination measuring device by adjusting an adjusting element so that the zero-point error is proportional to the pure tilting axis error measured by a testing device. The inclination measuring device, comprising a measuring device for standing axis skew, an inclinometer and an adjusting element are arranged in a support member carrying the telescope. The adjusting element is preferably a seconds screw, on which a scale or an index is arranged. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Kompensation des Kippachsenfehlers bei elektronischen Theodoliten und Tachymetern, beim horizontalen Anzielen eines unter einem Höhenwinkel zu messenden Punktes mit einem um die Kippachse schwenkbaren Fernrohr, mit einer Neigungsmeßeinrichtung zur Messung der Stehachsenschiefe, einem Mikrorechner zur Berechnung der Korrekturwerte der gemessenen horizontalen Richtungen sowie einer Prüfeinrichtung zum Messen des Kippachsenfehlers.The invention relates to a method and an arrangement for compensating the tilt axis error in electronic theodolites and tachymeters, the horizontal aiming at a point to be measured at an elevation angle with a pivotable about the tilting telescope, with a tilt measuring device for measuring the standing axis skew, a microcomputer for calculating the correction values the measured horizontal directions and a test device for measuring the Kippachsenfehlers.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, daß der bei Theodoliten und Tachymetern auftretende Kippachsenfehler (der von 90° abweichende Winkel zwischen Stehachse und Kippachse) nur bis zu einer bestimmten Genauigkeit justiert und durch Messung einer Richtung in zwei Fernrohrlagen eliminiert werden kann. Bei der Messung in einer Fernrohrlage ist es notwendig, neben anderen Instrumentenfehlern, wie Stehachsen- und Seitenkollimationsfehlern auch den Kippachsenfehler zu kompensieren. Der Korrekturwert des Kippachsenfehlers für die horizontale Richtung wird bisher mit Hilfe einer auf die Kippachse aufsetzbaren Reiterlibelle ermittelt. Der Korrekturwert der Neigungsänderung von Steh- und Kippachse (Kippachsenschiefe) bei Messungen in zwei Fernrohrlagen kann mittels eines in einer Ebene selbsttätig horizontierenden Kompensators gemessen werden (DE-AS 2152749).It is known that the tilting axis error occurring in the theodolites and tachymeters (the angle deviating from 90 ° between standing axis and tilt axis) can only be adjusted to a certain accuracy and eliminated by measuring one direction in two telescope layers. When measuring in a telescope position, it is necessary, in addition to other instrument errors, such as standing-axis and side collimation errors to compensate for the tilt axis error. The correction value of the tilting axis error for the horizontal direction has hitherto been determined with the aid of an equestrian lapel which can be placed on the tilting axis. The correction value of the change in inclination of upright and tilting axis (tilt axis skew) in measurements in two telescope layers can be measured by means of a leveling automatically in a plane compensator (DE-AS 2152749).

Diese Methoden zur Bestimmung des Kippachsenfehlers müssen in zwei Fernrohrlagen erfolgen und der reine Kippachsenfehler muß aus den Meßwerten der beiden Fernrohrlagen ermittelt werden. Diese Meßergebnisse sind aber mit vielen Meßfehlern behaftet. In der DD-PS 21672 wird ein gebrochenes Zielfernrohr beschrieben, bei dem die Kippachse durch eine Spiegel normale ersetzt wird und damit eine optische Kippachse darstellt. Das ist aber nur bei Präzisionstheodoliten mit sehr hoher Genauigkeit anwendbar. Aus der DE-OS 2638621 ist ein Vermessungsgerät bekannt, dessen Meßwert bei Horizontierungsfehlern auch für inkrementale Systeme korrigierbar ist. Ein korrigierbarer Wert ist dabei die Kippachsenschiefe als Komponente der Stehachsenschiefe in Richtung der Kippachse, die wie ein Kippachsenfehler wirkt.These methods for determining the tilt axis error must be carried out in two telescope layers and the pure tilt axis error must be determined from the measured values of the two telescope layers. However, these measurement results are subject to many measurement errors. In DD-PS 21672 a broken scope is described in which the tilting axis is replaced by a normal mirror and thus represents an optical tilting axis. But this is only applicable to precision theodolites with very high accuracy. From DE-OS 2638621 a surveying device is known, the measured value can be corrected for horizontal errors for incremental systems. A correctable value is the tilting axis skew as a component of the standing axis skew in the direction of the tilting axis, which acts like a tilting axis error.

Als Kippachsenschiefe wird der Winkel, der zwischen der Kippachse und dem Lot von 90° abweicht, bezeichnet. Der reine Kippachsenfehler ist aber von der Stehachsenneigung unabhängig und stellt den Winkel, der zwischen der Kippachse und der Stehachse von 90° abweicht, dar. Der Fehler der Kippachsenschiefe hebt aber den reinen Kippachsenfehler nicht auf, da die die Kippachsenschiefe verursachende Komponente der Stehachsenschiefe in jeder horizontalen Richtung eine andere Größe besitzt und auch bei der Messung in zwei Fernrohrlagen nicht eliminiert wird. Daraus ergibt sich der Mangel, daß bei den bekannten Meßmethoden nur die von der Stehachsenschiefe verursachte Komponente der Kippachsenschiefe gemessen und rechnerisch berücksichtigt wird, aber der reine Kippachsenfehler unberücksichtigt bleibt. Es sind elektronische Tachymeter bekannt, die über eine Stehachsenfehlerkompensation verfügen, sie müssen und berücksichtigen aber nur die Stehachsenschiefe.As Kippachsenschiefe the angle, which deviates between the tilt axis and the Lot of 90 °, called. However, the pure tilting axis error is independent of the standing axis inclination and represents the angle that deviates between the tilting axis and the standing axis of 90 °. However, the error of the tilting axis skew does not cancel out the pure tilting axis error, since the tilting axis skew causing component of the standing axis skew in each Horizontal direction has a different size and is not eliminated even when measuring in two telescope layers. This results in the defect that in the known measuring methods only the component of the tilt axis skew caused by the vertical axis skewness is measured and taken into account mathematically, but the pure tilt axis error remains unconsidered. Electronic tacheometers are known which have a standing axis error compensation, but they must and take into account only the standing axis skew.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung hat zum Ziel ein genaues und einfaches Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Kompensation des reinen Kippachsenfehlers bei elektronischen Theodoliten und Tachymetern, das die genannten Mängel des Standes der Technik nicht aufweist.The invention has for its object a precise and simple method and an arrangement for carrying out the method for compensating the pure tilting axis error in electronic theodolites and tachymeters, which does not have the aforementioned deficiencies of the prior art.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Kompensation des Kippachsenfehlers für Messungen in nur einer Fernrohrlage so zu gestalten, daß der reine Kippachsenfehler direkt mit der Neigungsmeßeinrichtung zur Messung der Stehachsenschiefe kompensiert wird, ohne daß ein Mikrorechner zur Berechnung der Korrekturwerte bezüglich Kippachsenfehler für die gemessenen horizontalen Richtungen benötigt wird. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Nullpunktsfehler der Neigungsmeßeinrichtung durch Justierung eines Verstellelements so eingestellt wird, daß der Nullpunktfehler dem mit der Prüfeinrichtung gemessenen reinen Kippachsenfehler proportional ist. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Neigungsmeßeinrichtung, umfassend eine Meßeinrichtung zur Stehachsenschiefe, einen Neigungsmesser und das Verstellelement sowie der Mikrorechner in den das Fernrohr tragenden Stützelementen angeordnet. Vorteilhaft ist es, daß das Verstellelement vorzugsweise eine Sekundenschraube ist, die eine Skala oder einen Index trägt. Durch dieErfindung ist es möglich, daß die Messungen in zwei Fernrohrlagen entfallen und damit genauere Messungen in einer Fernrohrlage durchführbar sind, wobei der Meßprozeß beschleunigt und die Fehlereinflüsse auf die Messungen verringert werden.The invention has for its object to make a method and an arrangement for carrying out the method for compensating the Kippachsenfehlers for measurements in only one telescope position so that the pure Kippachsenfehler is compensated directly with the inclination measuring device for measuring standing axis skew without a microcomputer for Calculation of the correction values with respect to tilt axis error is required for the measured horizontal directions. According to the invention, this object is achieved in that the zero point error of the tilt measuring device is adjusted by adjusting an adjustment so that the zero error is proportional to the measured with the testing device pure Kippachsenfehler. For carrying out the method according to the invention, the inclination measuring device, comprising a measuring device for standing axis skew, an inclinometer and the adjusting element as well as the microcomputer in the supporting telescope supporting elements is arranged. It is advantageous that the adjusting element is preferably a seconds screw which carries a scale or an index. By means of the invention, it is possible that the measurements in two telescope layers can be dispensed with and thus more accurate measurements in a telescope position can be carried out, whereby the measuring process is accelerated and the error influences on the measurements are reduced.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the schematic drawing. Show it:

Fig. 1: eine erfindungsgemäße Anordnung für einen Theodoliten, ~"1 shows an inventive arrangement for a theodolite, ~ "

Fig.2: eine Grundrißdarstellung zur Ableitung der grundsätzlichen Zusammenhänge, Fig.3: eine Lagedarstellung des Nullpunktfehlers.2 shows a plan view for deriving the fundamental relationships, FIG. 3 shows a situation illustration of the zero point error.

Fig. 1 zeigt den Aufbau eines elektronischen Theodoliten oderTachymeters mit einem Dreifuß 1, einer Stütze 2 mit den Stützelementen 10 und 11. Die Stütze 2 trägt in den Kippachsenlagern 4 auf den Achszapfen 5 ein Fernrohr 3. Die vertikale Drehachse des Theodolits ist die Stehachse StA. In der Stütze 2 sind die rechten und linken Lager 4 in der vertikalen Richtung zueinander versetzt, und damit steht die durch die Lagemitten verkörperte Kippachse KA nicht mehr senkrecht zur Stehachse · StA, sie ist um den Winkel i gegen die Stehachse StA gekippt, den sogenannten reinen Kippachsenfehler i. Der Kippachsenfehler i bewirkt, wie in Fig.2 dargestellt, den Einfluß Aa¹ auf die horizontale Richtung a_lo und verfälscht diese Richtung zur gemessenen Richtung ai:Fig. 1 shows the structure of an electronic theodolite or tachymeter with a tripod 1, a support 2 with the support members 10 and 11. The support 2 carries in the Kippachsenlagerern 4 on the journals 5 a telescope 3. The vertical axis of rotation of the theodolite is the vertical axis StA , In the support 2, the right and left bearings 4 are offset from one another in the vertical direction, and thus the tilting axis KA embodied by the position centers is no longer perpendicular to the vertical axis · StA, it is tilted by the angle i against the vertical axis StA, the so-called pure tilting axis error i. The tilting axis error i causes, as shown in FIG. 2, the influence Aa ¹ on the horizontal direction a _lo and distorts this direction with respect to the measured direction ai.

a, = a,₀ + Aa₁.a, = a, ₀ + Aa ₁ .

Der Einfluß äa-, ist von der Zeitdistanz Z abhängig: Aa-, = i cot Z(.The influence äa- depends on the time distance Z: Aa-, = i cot Z (.

In einem Stützelement 10 der Stütze 2 (Fig.1) ist ein Neigungsmesser 8 angeordnet, der die in die Richtung der Kippachse fallende Komponente der Stehachsenschiefe mißt. Diese Komponente, die in Fig. 1 Null ist, ist in Fig. 3 mit U_Hz bezeichnet. Sie bildet den Winkel zwischen der Lotrichtung und der Stehachse StA in Richtung der Kippachse. Der Meßwert U_Hz setzt sich aus dem Neigungswinkel β und dem Justierwinkel θ, einem Justierrestfehler (Nullpunktsfehler) zusammen.In a support element 10 of the support 2 (Figure 1) a inclinometer 8 is arranged, which measures the falling in the direction of the tilting axis component of the vertical axis skew. This component, which is zero in FIG. 1, is designated U _Hz in FIG. 3. It forms the angle between the vertical direction and the standing axis StA in the direction of the tilting axis. The measured value U _H z is composed of the inclination angle β and the adjustment angle θ, an adjustment residual error (zero point error).

Uhz = ß + θUhz = β + θ

Die Komponente U_Hz des Stehachsenfehlers verursacht auf die horizontale Richtung a_to einen gleichen Einfluß Aa_u wie für den Kippachsenfehler.The component U _H z of the standing-axis error causes the horizontal direction a _{to the} same influence Aa _u as for the tilt axis error.

Aa_u = Uhz cot_z] Aa _u = Uhz cot _z]

Damit unterliegt auch der Nullpunktsfehlerö dem Gesetz: Aa_u = (ß + θ) · COt₂I = β cotzi + θ cotziThus, the zero-point error o is also subject to the law: Aa _u = (β + θ) · COt ₂ I = β cotzi + θ cotzi

Da der Nullpunktsfehler θ von der Neigung der Stehachse StA unabhängig ist und von der Veränderung der Komponente U_Hz in Abhängigkeit von der Drehung des Gerätes um die Stehachse StA (nur β ändert sich), wirkt er wie ein reiner Kippachsenfehler und kann als Kompensationsgröße verwendet werden.Since the zero error θ is independent of the inclination of the standing axis StA and the change of the component U _H z in response to the rotation of the apparatus about the standing axis StA (only β changes), it acts as a pure tilt axis error and can be used as a compensating quantity become.

In Fig. 1 ist dieser Nullpunktsfehler θ, der mit der Meßeinrichtung des Neigungsmessers 8 gemessen wird, dargestellt. Ein Mikrorechner 6 in dem Stützelement 11 der Stütze 2 angeordnet, ermittelt Aa_u und berechnet die fehlerfreie horizontale RichtungIn Fig. 1, this zero-point error θ measured with the measuring device of the inclinometer 8 is shown. A microcomputer 6 disposed in the support member 11 of the support 2, determines Aa _u and calculates the error-free horizontal direction

aio = ai - θ · COt₃, werin θ = - i justiert ist.aio = ai - θ · COt ₃ , where θ = - i is adjusted.

Der reine Kippachsenfehler i des Vermessungsinstruments wird mit einer nicht näher dargestellten und an sich bekannten Prüfeinrichtung gemessen und der Nullpunktsfehler θ mittels einer Stellschraube 9 im Neigungsmesser 8 eingestellt. Die Sekundenschraube 9 kann eine Skala tragen, die auf einen Index oder umgekehrt einstellbar ist.The pure tilting axis error i of the surveying instrument is measured with a test device, not shown in detail and known per se, and the zero point error θ is adjusted by means of a set screw 9 in the inclinometer 8. The seconds screw 9 can carry a scale that is adjustable to an index or vice versa.

Claims (3)

1. Verfahren zur Kompensation des Kippachsenfehlers bei Vermessungsinstrumenten, beim horizontalen Anzielen eines unter einem Höhenwinkel zu messenden Punktes mit einem um die Kippachse schwenkbaren Fernrohr, mit einer Neigungsmeßeinrichtung zur Messung der . Stehachsenschiefe, einem Mikrorechner zur Berechnung der Korrekturwerte der gemessenen horizontalen Richtungen sowie einer Prüfeinrichtung zum Messen des Kippachsenfehlers, gekennzeichnet dadurch, daß der Nullpunktsfehler der Neigungsmeßeinrichtung durch Justierung eines Verstellelements so eingestellt wird, daß der Nullpunktsfehler dem mit der Prüfeinrichtung gemessenen reinen Kippachsenfehler proportional ist.1. A method for compensating the tilting axis error in surveying instruments, the horizontal aiming at a point to be measured at an elevation angle with a pivotable about the tilting telescope, with a tilt measuring device for measuring. Stehachsenschiefe, a microcomputer for calculating the correction values of the measured horizontal directions and a tester for measuring the Kippachsenfehlers, characterized in that the zero error of the tilt measuring device is adjusted by adjusting an adjustment so that the zero error is proportional to the measured with the tester pure Kippachsenfehler. 2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Neigungsmeßeinrichtung, umfassend eine Meßeinrichtung zur Stehachsenschiefe, einen Neigungsmesser und das Verstellelement sowie der Mikrorechner in den das Fernrohr tragenden Stützelementen angeordnet sind.2. Arrangement for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the inclination measuring device comprising a measuring device for standing axis skew, an inclinometer and the adjusting element and the microcomputer are arranged in the telescoping supporting elements. 3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Verstellelement, vorzugsweise eine Sekundenschraube ist, an der eine Skala oder ein Index vorgesehen ist.3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the adjusting element, preferably a seconds screw, on which a scale or an index is provided.