RU2419766C1 - Bench to test and calibrate levels and bar code stick - Google Patents

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: foundation isolated from the follow accommodates piles to support guide rails secured thereon. Carriage with laser interferometre and reference bar code stick and that to be tested move in said guide rails. Said sticks are aligned and rigidly jointed by their heels together via unit of standard end long measures. Rotary mirror is set at an angle to the plane of scale of sticks arranged horizontally so that hairs of autocollimator are aligned with auto collimation image of Ap-90° prism. Said prism has mirror coat of its faces and its diagonal face rigidly secured to rotary mirror. Carriage travel amount is read off laser interferometre. To incline the level, tester is used. Mirror is rigidly fixed on stationary guide at 45° to bar code stick being tested. Laser tracker with reflector that may be arranged on bar code stick being tested make be used as laser interferometre.

EFFECT: higher accuracy.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области геодезии, в частности к стендам для метрологической поверки и калибровки геодезических приборов, например нивелиров и реек.The invention relates to the field of geodesy, in particular to stands for metrological verification and calibration of geodetic instruments, such as levels and rails.

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.A device for checking the system "digital level - barcode rack", containing horizontal guides with a carriage mounted on it, on which the leveling rail is installed, a level mounted on a U-shaped stand, and an interferometer, while the horizontal sighting beam of the level on the stand changes direction 90 ° with a mirror [1]. The disadvantage of this device is the lack of accuracy, in addition, it is possible to study only the level.

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].The closest in technical essence to the achieved result are MIIGAiK stationary optical-mechanical comparator containing foundations isolated from the floor with microscopes under which a measure is placed on the movable carriage, the microscopes themselves are equipped with micrometers, and interferometers are used for high-precision measurements, as well as test benches and calibration of levels and rails, in which additional guides with microscopes moving along them, a block of end measures of length, and an inverse standard barcode are introduced rail [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.The disadvantages of this device are the inability to determine the measurement error by the verified device when it is tilted and tilted by the staff and the deflection of the staff, as well as by setting the exact direction of the sighting axis of the instrument at an angle of 90 ° to the staff being tested.

Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей стенда.The aim of the invention is to improve the accuracy of measurements and expand the functionality of the stand.

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.This goal is achieved by the fact that on foundations isolated from the floor with reinforced guide rails with a movable carriage mounted on them with a verified bar code rail and a laser interferometer reflector, a rotary mirror and moving microscopes, a block of end measures of length and a reference inverse bar code rail, located coaxially and rigidly connected through the block of end measures of length the heels towards each other, additionally introduced prism Ar-90 ° with a mirror coating of faces, rigidly connected with a diagonal face with a rotary mirror, an autocollimator, an examiner, a laser tracker and an additional mirror directing the radiation axis of the laser tracker to the rail being verified.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена принципиальная схема стенда.The invention is illustrated by the drawing, which shows a schematic diagram of the stand.

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.The device comprises a movable carriage 1, a reference barcode rail 2, support beams 3, a verifiable barcode rail 4, a microscope micrometer 5, a rotary mirror 6, a guide 7, a level 8, an angular reflector 9 of the laser tracker 10, the guides 11 of the carriage 1, the movable plate 12 , micro-movement screw 13, a block consisting of three standard end gauges of length 14, 15 and 16, an Ar-90 ° prism 17, an auto-collimator 18, an auto-collimator mounting bracket 19, foundations 20, an examiner microscrew 21 and a mirror 23. Measurement unit size L = 3a, where a is the size of one end measure.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

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.In place of level 8, an exact theodolite with an autocollimation eyepiece is installed at a countdown with a vertical circle equal to the zero (zenith) location (not shown). The swivel mirror 6 is mounted vertically, while in the field of view of the theodolite and the autocollimator 18, the autocollimation images of the filament grids should coincide with their filament grids. A level 8 is installed, and the mirror 6 is rotated so that the autocollimator image from the mirror face of the prism 17 coincides with the filament of the autocollimator 18. In this case, the rotary mirror will be set at an angle of 45 ° to the direction of the scale plane of the horizontal invariant bar-code rails. Reference 2 and verified 4 rails through the end block 14 ÷ 16 ground to their heels in the middle are rigidly interconnected and mounted on the movable carriage 1 horizontally and coaxially with the measuring channel of the laser tracker 10, the movable carriage is moved so that in the field of view of the digital level 8, the scale of the verified bar-code rail 4 appeared, with the help of the micro-movement screw 13 they achieve the necessary reading on the digital level display (for example, 200 mm), at this moment the readings on the digital unit are reset or memorized a laser tracker, the tracker reflector fixed to the carriage 1; the carriage is moved so that the code scale of reference rail 2 falls into the field of view of the digital level, while the reading on the display of the level should be equal to the reference on the reference rail (the same 200 mm), at this moment the value of the movement D on the digital scoreboard of the laser tracker 10 is read Next, the carriage 1 again returns to the reference rail reference of 200 mm, the zero (set) laser tracker is checked, after which the microscope 5 is focused on the edge of the end measures of length 14 and 15 in the center of its filament grid. After that, if you want to immediately determine the heel of the verified rail, the rails are disconnected and a reference rail 2 with an end measure of 16 is installed in place of the verified rail 4, a countdown on the digital level display equal to 200 mm is set on it, and the laser tracker readings are reset. Next, the carriage 1 is moved until the face of the end measure 16 coincides with the center of the filament grid of the microscope-micrometer 5, the count d is recorded along the laser tracker 10.

Вычисляется пятка Пэт эталонной рейки 2 и сравнивается с данными по ее свидетельствуThe Pat heel of reference rail 2 is calculated and compared with the evidence for it.

П_пов=П_эт-dP = P _{et dressings} -d

контроль: П_пов+П_эт+L=D.Control: P + P _{et dressings} + L = D.

Если необходимо определить разность пяток пары рабочих реек, то вместо эталонной штрихкодовой рейки выбирают вторую в паре рейку.If it is necessary to determine the difference in the heels of a pair of working rails, then instead of the reference barcode rack, the second rail in the pair is selected.

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.To control the application of a barcode on the invariant strip of the staff, after pointing the microscope 5 to the heel of the staff being monitored and reading the readings from the laser tracker 10, the carriage 1 moves with the microscope 5 pointing to the distance required by the code, while the laser tracker serves as a standard of movement.

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.To control deviations from the straightness and flatness of the surface of the rail, as well as the relative position of the pair of rails, the measuring channel of the laser tracker 10 is oriented through a mirror 23 to a reflector 9 mounted on the plane of one of the rails. The tracker is put into the operating mode of interference range measurements; later, when the carriage 1 moves along the guides 11 in increments of the coordinate coinciding with the axis of the measuring channel of the laser tracker, a deviation from the straightness or flatness of the rods, as well as the relative position of the pair of rods, is detected.

Для выявления влияний наклонов прибора на погрешность измерений и исследований диапазона работы компенсатора нивелир наклоняется на экзаменаторе 22 микровинтом 21 на известный угол.To identify the effects of instrument tilts on the measurement error and study the range of operation of the compensator, the level is tilted at the examiner 22 with a microscrew 21 at a known angle.

Claims (1)

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. A bench for checking and calibrating levels, bar and bar codes, containing poles mounted on a foundation insulated from the floor, on which guide rails are mounted with a moving carriage mounted on them with a laser interferometer reflector, as well as a verified bar code rail and a reference bar code located coaxially and rigidly connected heels towards each other through a block of standard end measures of length, a micro-movement screw, with the help of which they achieve the necessary reading on the disc a level gage, a swivel mirror set at an angle to the scale plane of horizontally arranged barcode rails, a microscope micrometer, a level and a laser interferometer, from which the value of the carriage displacement is read, characterized in that an Ar-90 ° prism with a mirror coating of faces is additionally introduced into it rigidly fixed with a diagonal face with a rotary mirror, an autocollimator, the grid of threads of which coincides with the autocollimation image from the mirror face of the Ar-90 ° prism, an examiner for tilting the level and rkalo rigidly fixed to the fixed guide 45 ° to the verified barcode rail as a laser interferometer, a laser tracker is used, a reflector which has the possibility of basing on the surface verified rack barcode.