Пристрій для автоматичного контролю точності геодезичних світловіддалемірів

Реферат: Пристрій належить до області геодезії, зокрема до пристроїв для контролю точності геодезичних світловіддалемірів. Пристрій для автоматичного контролю точності геодезичних світловіддалемірів містить блок введення даних, блок перетворення інформації, блок індикації. Додатково включає в себе блок комутації з механізмом повороту і фіксації, блок еталонних віддалей, блок обробки та коментарів результату вимірювань, блок порівняння даних, блок управління, програмний блок. Блок еталонних віддалей містить набір еталонних оптоволоконних кабелів, на кінцях яких приєднані пристрої вводу-виводу світлового випромінювання, а їх центри утворюють коло в вертикальній площині, радіус якого дорівнює перескопічності блока комутації, та відбивачі (по одному на оптоволоконний кабель). Блок комутації виконаний у вигляді дводзекральної конструкції з механізмом повороту і фіксації на позиціях пристроїв вводу-виводу світлового випромінювання. Винахід дозволяє автоматично визначати похибки вимірювання віддалей геодезичними світловіддалемірами в лабораторних умовах з підвищеною точністю. UA 105031 C2 (12) UA 105031 C2 UA 105031 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Пристрій належить до області геодезії, зокрема до пристроїв для контролю точності геодезичних світловіддалемірів. Загальний стан в даній області характеризується практичною відсутністю пристроїв для автоматичного контролю точності геодезичних світловіддалемірів. На практиці їх точність визначається вимірюванням на полігоні контрольних базисів, довжина якого виміряна з високою точністю; довжини ліній повинні рівномірно вкладатися у діапазон вимірювання віддалей [1]. Як аналог, вибраний за прототип, можна прийняти набір контрольних базисів, які закріплені на місцевості відповідними знаками, а їх довжини виміряні базисним пристроєм БП-1 [2]. Точність світловіддалеміра визначають у результаті багаторазових (не менше ніж 10) вимірювань не менше від трьох контрольних базисів [3]. Недоліком цього пристрою є те, що сам процес визначення довжини контрольного базису БП-1 є дуже трудомістким, а на результати вимірювань контрольних базисів світловіддалеміром будуть впливати зовнішні умови [4]. Крім того, на результат базисних вимірювань БП-1 будуть впливати такі систематичні похибки [2]: - похибка власне вимірювання контрольного базису; - похибка нівелювання базисних ціликів; - похибки визначення температурних коефіцієнтів дротів; - похибка визначення довжини жезла; - похибка викликана зміною довжини дротів між двома суміжними повірками. Виключення цих похибок потребує застосування спеціальної методики вимірювань, що потребує додаткового часу (підбір дротів з різними температурними коефіцієнтами, вимірювання базису в прямому і зворотному напрямку тощо), а самі вимірювання потрібно проводити як мінімум 9 чоловікам. Всі вище наведені недоліки виключають можливість автоматично і швидко перевірити точність світловіддалеміра. Задачею винаходу є створення пристрою, який дозволяє автоматично визначати похибки вимірювання віддалей геодезичними світловіддалемірами в лабораторних умовах з підвищеною точністю. Поставлена задача вирішується за рахунок створення пристрою для автоматичного контролю точності геодезичних світловіддалемірів, що містить блок введення даних, блок перетворення інформації, блок індикації, який відрізняється тим, що включає в себе блок комутації з механізмом повороту і фіксації, блок еталонних віддалей, блок обробки та коментарів результату вимірювань, блок порівняння даних, блок управління, програмний блок, при цьому блок еталонних віддалей містить набір еталонних оптоволоконних кабелів, на кінцях яких приєднані пристрої вводу-виводу світлового випромінювання, а їх центри утворюють коло в вертикальній площині, радіус якого дорівнює перескопічності блока комутації, та відбивачі (по одному на оптоволоконний кабель); блок комутації виконаний у вигляді дводзекральної конструкції з механізмом повороту і фіксації на позиціях пристроїв вводу-виводу світлового випромінювання. Блоки пристрою зв'язані між собою наступним чином: перший вихід блока введення даних електрично зв'язаний з входом блока перетворення інформації, другий вихід електрично зв'язаний з першим входом блока управління, третій вихід електрично зв'язаний з першим входом блока індикації; перший вхід блока порівняння даних електрично зв'язаний з виходом блока перетворення інформації, другий вхід електрично зв'язаний з першим виходом блока управління, а вихід електрично зв'язаний з першим входом блока обробки та коментарів результату вимірювань; другий вихід блока управління електрично зв'язаний з другим входом блока обробки та коментарів результату вимірювань, третій вихід електрично зв'язаний з входом блока комутації, четвертий вихід електрично зв'язаний з входом програмного блока, а другий вхід електрично зв'язаний з виходом програмного блока; вихід блока обробки та коментарів результату вимірювань електрично зв'язаний з другим входом блока індикації; вихід та другий вхід блока комутації оптично зв'язані з входом і виходом блока еталонних віддалей відповідно. Технічним результатом є можливість автоматично визначати похибки вимірювання віддалей геодезичними світловіддалемірами в лабораторних умовах з підвищеною точністю. На Фіг. 1 представлено функціональну схему запропонованого пристрою. На схемі відповідними цифрами позначено: 1. - прилад, що контролюється (електронний тахеометр); 2.1, 2.2 - блок комутації з механізмом повороту і фіксації: 2.1. - ромбічна призма; 2.2. - механізм повороту і фіксації ромбічної призми; 3.1-3.4 - блок еталонних віддалей: 1 UA 105031 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 3.1. - барабан з котушками; 3.2 - оптоволоконний кабель; 3.3. - пристрої вводу-виводу світлового випромінювання; 3.4. - відбивач (трисель-призма); 4. - основа пристрою. Прилад, що контролюється (електронний тахеометр) 1 та блок еталонних віддалей 3.1-3.4 жорстко закріплені на основі 4. Блок еталонних віддалей 3.1-3.4 являє собою барабан з котушками 3.1, на які намотані оптоволоконні кабелі 3.2, на кінцях котрих закріплені пристрої вводу-виводу світлового випромінювання 3.3 (наприклад, фокони), при цьому їх центри утворюють коло в вертикальній площині барабана, радіус якого дорівнює перескопічності ромбічної призми 2.1, та відбивачі 3.4 (по одному на оптоволоконний кабель). Механізм повороту та фіксації 2.2 встановлює ромбічну призму 2.1 на позиції пристроїв вводу-виводу світлового випромінювання 3.3. Блок-схема запропонованого пристрою, представлена на Фіг. 2. На ній одинарними стрілками показано електричні зв'язки, подвійними - оптичні, а штрих-пунктирною стрілкою механічний зв'язок. 1. - блок введення даних; 2. - блок перетворення інформації; 3. - блок порівняння даних; 4. - блок управління; 5. - програмний блок; 6. - блок еталонних віддалей; 6.1, 6.3. - пристрої вводу-виводу світлового випромінювання; 6.2. - оптоволоконний кабель; 6.4. - трипельпризма; 7. - блок комутації з механізмом повороту і фіксації: 7.1. - ромбічна призма; 7.2. - механізм повороту і фіксації ромбічної призми; 8. - прилад, що контролюється (електронний тахеометр); 9. - блок обробки та коментарів результату вимірювань; 10. - блок індикації (дисплей); Пристрій працює наступним чином. Попередньо виконують еталонування довжин оптоволоконних кабелів. Для еталонних віддалемірних вимірювань використовують прецизійні світловіддалеміри. Можливий варіант створення спеціального еталонного віддалеміра, який вимірює віддалі з однією частотою (приблизно 100 МГц), що дозволить отримати точність вимірювань, яка достатня для еталонування. Оператор за допомогою дисплея 10, блока 1 та блока 4 вибирає програму імітування віддалей з набору програм, що зберігаються у блоці 5. Після цього блок 4 надсилає електричні сигнали до механізму повороту і фіксації 7.2, який встановлює ромбічну призму 7.1 у відповідні положення (на позиції пристроїв вводу-виводу світлового випромінювання 6.1, 6.3), що передбачені програмою вимірювань і до блока, 9 з інформацією про вибрану програму вимірювань та відповідними інструкціями щодо обробки інформації. Оператор вмикає електронний тахеометр у режим вимірювання віддалі, приймач-передавач якого випромінює світловий сигнал, що проходить через ромбічну призму 7.1, потрапляє до блока 6, відбивається і тим же шляхом повертається до приймача-передавача приладу. Оператор, за допомогою блока 1, надсилає електричний сигнал з результатами вимірювання до блока 2, де він перетворюється в код, аналогічний коду сигналу з еталонним значенням віддалі, що зберігається в блоці 4 (еталонні значення віддалей надходять до блока 4 разом з програмою імітування віддалей). Обидва сигнали (з блока 2 - результат вимірювання віддалі, з блока 4 еталонне значення віддалі) надходять до блока порівняння 3, що виробляє на виході різницевий сигнал, який надходить до блока 9, де виконується обробка інформації і здійснюється вибір повідомлення щодо точності світловіддалеміра електронного тахеометра 8, яке виводиться на дисплей 10. Далі механізм 7.2 послідовно встановлює ромбічну призму 7.1 на відповідних позиціях, а пристрій і оператор виконують всі операції та дії, що описані вище. Таким чином, запропонований спосіб дозволяє автоматично визначати похибки вимірювання віддалей геодезичними світловіддалемірами в лабораторних умовах з підвищеною точністю. Джерела інформації: 1. Светодальномеры. Методы и средства поверки. - М.: ЦНИИГАиК, 2003.-13 с. 2 UA 105031 C2 5 2. Базисный прибор БП-1. Методика выполнения измерений контрольных базисов. - М.: ЦНИИГАиК, 2000.-14 с. 3. Шевченко Т. Г. Геодезичні прилади: Підручник / Шевченко Т.Г., Мороз О.I., Тревого I.С; за редакцією Т.Г. Шевченка. - Львів: Видавництво НУ "Львівська політехніка", 2006. - С. 411. 4. Куштин И.Ф. Учебно-практическое пособие. - Μ.: Издательство ПРИОР, 2001. - С. 286288. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 20 25 30 Пристрій для автоматичного контролю точності геодезичних світловіддалемірів, що містить блок введення даних, блок перетворення інформації, блок індикації, який відрізняється тим, що містить блок комутації з механізмом повороту і фіксації, блок еталонних віддалей, блок обробки та коментарів результату вимірювань, блок порівняння даних, блок управління, програмний блок, при цьому блок еталонних віддалей містить набір еталонних оптоволоконних кабелів, на кінцях яких приєднані пристрої вводу-виводу світлового випромінювання, а їх центри утворюють коло в вертикальній площині, радіус якого дорівнює перескопічності блока комутації, та відбивачі (по одному на оптоволоконний кабель); блок комутації виконаний у вигляді дводзекральної конструкції з механізмом повороту і фіксації на позиціях пристроїв вводу-виводу світлового випромінювання; блоки пристрою зв'язані між собою наступним чином: перший вихід блока введення даних електрично зв'язаний з входом блока перетворення інформації, другий вихід електрично зв'язаний з першим входом блока управління, третій вихід електрично зв'язаний з першим входом блока індикації; перший вхід блока порівняння даних електрично зв'язаний з виходом блока перетворення інформації, другий вхід електрично зв'язаний з першим виходом блока управління, а вихід електрично зв'язаний з першим входом блока обробки та коментарів результату вимірювань; другий вихід блока управління електрично зв'язаний з другим входом блока обробки та коментарів результату вимірювань, третій вихід електрично зв'язаний з входом блока комутації, четвертий вихід електрично зв'язаний з входом програмного блока, а другий вхід електрично зв'язаний з виходом програмного блока; вихід блока обробки та коментарів результату вимірювань електрично зв'язаний з другим входом блока індикації; вихід та другий вхід блока комутації оптично зв'язані з входом і виходом блока еталонних віддалей відповідно. 3 UA 105031 C2 4 UA 105031 C2 Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5