Курсовая работа по геодезическому инструментоведению. Валенчиц_Курсоваяработа. Техническое задание на разработку Нивелир с компенсатором наклона m h 0,5мм для работы в городских условиях (г. Москва)
 Скачать 39.65 Kb.
|
Московский государственный университет геодезии и картографии (МИИГАиК) Кафедра геодезии Техническое задание на разработку: «Нивелир с компенсатором наклона mh = 0,5мм для работы в городских условиях (г. Москва)»
Москва 2021 год Содержание Введение…………………………………………………………………….4 Цель и стадия разработки…………………………………………...6 Назначение прибора, область его применения, общая характеристика ……………………………………………………………………7 Источники информации, обосновывающие необходимость проведения разработки, перечень экспериментальных образцов или макетов, выявленные аналоги, на базе которых выполняют разработку прибора……..9 Преимущественные условия эксплуатации………………………12 Технические требования…………………………………………..13 класс измерений, точность измерений диапазоны измерений состав изделия (основные узлы, вспомогательное оборудование) требования к оптическим системам прибора (длина зрительной трубы в мм, увеличение трубы в кратах, поле зрения трубы в градусах разрешающая способность трубы в секундах, пределы визирования, вид сетки нитей, характеристики оптического центрира и др.) диаметры шкал и цена деления лимба тип отсчетного устройства (верньер, штриховой микроскоп, шкаловой микроскоп, микроскоп-микрометр, оптический микрометр, микрометр с плоскопараллельной пластинкой и др.) цена деления отсчетных устройств цены деления уровней (круглого и цилиндрического) предел работы компенсатора наклона и точность установки визирной оси с их помощью типы основных осей и осевых систем требования к входным и выходным сигналам для электронных и оптико-электронных приборов совместимость с ЭВМ, тип порта выхода (последовательный, параллельный) используемый материал (устанавливают в зависимости от условий эксплуатации - для тропических и влажных условий используют материалы с антикоррозионным покрытием, для лабораторных условий используют материалы с большим удельным весом - сталь, латунь, для полевых условий - с малым удельным весом (пластмассы, алюминиевые сплавы и т.д.)) исполнение (обыкновенное, пылезащитное, герметичное, противоударное и др.) источники питания (тип источника, напряжение, мощность, частота и др.) срок службы срок и условия хранения условия транспортировки требования к патентной чистоте (указывают перечень стран, в отношении которых должна быть обеспечена патентная чистота) Методики измерений………………………………………………15 Периодичность поверок и аттестации прибора………………….17 Заключение и вывод ………………………………………………19 Список используемой литературы………………………………………21 Приложения……………………………………………………………….22 Введение Современные требования к геодезическим приборам предполагают более высокую точность измерений и надежность эксплуатации. Значительная доля производящихся измерений приходится на городские условия, поэтому геодезические приборы должны быть разработаны с учетом повышенных требований к точности всех видов измерений. В то же время современный специалист должен обладать знаниями устройства и особенностей эксплуатации геодезических приборов, быть в курсе новых разработок и понимать, какие задачи необходимо решать при помощи высокоточных измерений. Для этого он должен обладать знаниями и навыками при разработке новых высокоточных геодезических приборов. В настоящее время требования к современным геодезическим приборам определяются: интенсивностью развития экономики и необходимостью повышения производительности труда геодезических измерений; актуальностью автоматизации геодезических работ и крупномасштабных съемок; условиями эксплуатации, транспортировки и хранения приборов; техническими и технологическими возможностями заводов-изготовителей; запросами потребителей. Для обеспечения этих требований геодезические приборы должны обладать малыми габаритами и массой, жесткой конструкцией, обеспечивающей надежность юстировки, должны противостоять коррозии и прочим воздействиям внешней среды, должны быть удобными в эксплуатации, иметь составляющие автоматизации для облегчения и ускорения вычислительных процессов, а также длительное время сохранять эстетический вид. Выполнение нивелирных работ 1 и 2 классов является видами работ, предназначенными для строительства инженерных сооружений повышенной сложности. В условиях мегаполиса такие нивелирные работы необходимы для проведения строительных работ линии метро, сложных подземных коммуникаций, при наблюдении за осадками зданий и иных сооружений, при определении взаимного положения точек фундаментов крупных объектов. Зачастую нивелирные работы приходится выполнять в условиях, неблагоприятных для приборов, к которым относятся повышенная влажность, воздействие ветра, солнечных лучей, вибраций и другие. Из за сложных условий местности специалистам, проводящим измерения, приходится нарушать установленную методику измерений, что негативно влияет на точность получаемых результатов. Поэтому на стадии проектирования прибора решаются такие задачи, как изучение и анализ факторов, влияющих на возникновение ошибок прибора, рейки и точность отсчетов, изучение возможностей усовершенствования конструкции прибора, штатива и рейки для компенсации негативного проявления внешних факторов, изучение возможностей использования новых материалов при изготовлении прибора, рейки, штатива и прочих принадлежностей. Цель и стадии разработки Несмотря на то, что принцип нивелирования не изменился, современные требования к прибору – это не только измерение высот. Сегодня необходимы системы для проведения комплексных измерений, которые соответствуют не только повышенным требованиям к автоматизации работ, цифровой обработки данных и эффективности работ при каждодневной съемке, но также адаптированы к сложным условиям проведения измерений в условиях крупного города. В г. Москва геодезические измерения проводятся в условиях повышенной вибрации от постоянно движущегося потока машин, либо в подземных условиях при строительстве и обслуживании линий метрополитена. Поэтому требования к нивелиру должны учитывать специфику проведения работ в мегаполисе. Для проведения измерительных работ в условиях проложения подземных туннелей ранее были разработаны лазерные нивелиры, фиксирующие опорное направление. Они делятся на нивелиры с вращающимся лучом (ротационные), стабилизирующие в пространстве опорную горизонтальную или наклонную плоскости, и нивелиры с неподвижным лучом. Широкое применение при строительстве гражданских и промышленных зданий и сооружений, а также для для управления дорожно-строительными машинами находят нивелиры с вращающимся лучом, снабженные компенсатором углов наклона. Один из них российского производства нивелир САУЛ с ротацией светового луча, генерируемого He-Ne лазером ОКГ-13. В то же время для проведения этих работ более удобными считаются ротационные лазерные нивелиры, использующие излучение ПЛД в видимой или инфракрасной области спектра. Например, ротационный лазерный нивелир НЛ-20К с жидкостным компенсатором (ЖК) российского производства имеет длину волны 650 нм при мощности 15 мВт. Ротационные лазерные нивелиры имеют относительно невысокую точность, СКП нивелирования такими приборами составляют 20–50 мм на 100 м. Это является существенным недостатком в условиях, когда требуется монтаж сложного технологического оборудования в подземных горных выработках. Такие виды работ предъявляют высокие требования к точности нивелирования. Этом случае интерес представляют лазерные нивелиры с неподвижным лучом. Такие нивелиры могут быть выполнены в виде дополнительных светопроеционных устройств к визуальным приборам как, например, лазерная окулярная насадка. Техническое задание разработано с целью проектирования нивелира с компенсатором со средней квадратической ошибкой 0,5 мм на 1 км двойного хода предназначенного для работы в условиях повышенной вибрации. Результатом разработки является создание системы нивелир-штатив-рейка и способа снятия отсчета для проведения высокоточного нивелирования с учетом вибраций в условиях крупного города. Стадия разработки - описание опытного образца прибора. Назначение прибора, область его применения, общая характеристика Разрабатываемый нивелир это цифровой инструмент предназначенный для работы на любых объектах, где необходимо быстрое и точное измерение высот. Его назначение - точное нивелирование плоских и наклонных поверхностей, задание требуемых уклонов и продольных профилей, слежение за деформациями и создание высотного обоснования опорных геодезических сетей. Нивелир призван обеспечить максимальную производительность при выполнении повседневных геодезических работ. Для этого необходимо иметь прочную конструкцию с защитой от пыли и влаги, позволяющую использовать его в условиях крупного города, где кроме атмосферных осадков и ветра существуют потоки пыли от движения автотранспорта, выхлопов автомобилей и производств. Требование к работе в сумерки предполагает наличие подсветки экрана и круглого уровня. Емкость элемента питания должна позволять прибору работать не менее 72 часов. После разрядки батареи она должна подзаряжаться с помощью входящего в комплект зарядного устройства. После завершения работы данные, накопленные на носителе информации инструмента должны быть перенесены в компьютер с помощью USB устройства памяти. Для выполнения измерения цифровому нивелиру потребуется 30-сантиметровый сегмент штрих-кодовой рейки. Это позволит измерять большее значение превышения с одной станции и экономить время. Малый участок измерения позволит сократить количество необходимых станций за счет того, что закрывающая рейку растительность или сильно пересеченная местность будут оказывают меньшее влияние на нивелирование, что актуально для городских условий. Кроме этого разрабатываемый инструмент позволит выполнять нивелирование в условиях недостаточной освещенности, например, в туннелях, поскольку потребуется подсвечивать лишь небольшую часть рейки и обеспечивать более высокую точность в результате снижения влияния земной рефракции. Удобство работы с нивелиром достигается обеспечением инструмента большим графическим дисплеем и удобной клавиатурой, что позволит специалистам, работавшим ранее с аналогичными нивелирами, быстро освоить новый инструмент. Разрабатываемый нивелир с компенсатором со средней квадратической ошибкой 0,5 мм на 1 км двойного хода предназначен для выполнения высокоточных работ для нивелирования 1 и 2 классов. Высокоточное нивелирование необходимо в условиях крупного города для проведения изыскательских работ на крупных строительных площадках, когда основания фундаментов строящихся объектов увязываются с существующими магистралями, подземными коммуникациями, при строительстве линий метрополитена, высокоскоростных автомагистралей и железных дорог при присутствии источников вибрации в непостредственной близости от производства измерений. Источники информации, обосновывающие необходимость проведения разработки, перечень экспериментальных образцов или макетов, выявленные аналоги, на базе которых выполняют разработку прибора К основным источникам информации для обоснования необходимости проведения разработки нивелира относятся патентные разработки, выявленные инструменты-аналоги, перечень экспериментальных образцов и макетов. Патентные разработки позволяют изучить ранее разработанные образцы инструментов, их характеристики, технические особенности. Патентный поиск необходимо проводить с целью выявления уже запатентованных технических решений. Это необходимо для избегания возможности нарушения чужих авторских прав или патентной чистоты объекта. Патентные исследования бывают 3 видов: 1) проведение анализа источников и определение патентной чистоты разрабатываемого инструмента с последующим представлением патентного формуляра, 2) проведение анализа тенденций развития в области геодезического приборостроения, 3) исследование с представлением карты патентного ландшафта. У разрабатываемого нивелира, как нового продукта, есть основные этапы создания: поиск новых идей, которые позволят создать инструмент, наилучшим образом учитывающий сложности производства измерений в условиях крупного города; отбор самых жизнеспособных идей; выработка основной концепции разрабатываемого инструмента: на этом этапе создается модель, с помощью которой можно проверить работоспособность новых идей и усовершенствований; тестирование, на этом этапе идея новой разработки подтверждается чертежами, таблицами и представляется на обсуждение; разработка – функции нового инструмента усовершенствуются, происходит разработка и усовершенствование дизайна, используемых материалов и технологического процесса; определение возможности применения разрабатываемого инструмента – создание пробных образцов; производство – на этом этапе очень важной составляющей является правовая охрана и дополнительные эскизы, подтверждающие патентную чистоту технологии и разработок. Выявление инструментов-аналогов позволяет проанализировать и оценить, какие нивелиры уже существуют на рынке, изучить их характеристики, достоинства и недостатки, отзывы пользователей-специалистов. Изучение инструментов-аналогов является достаточно быстрым способом выявления потребности в инструментах, обладающих заданными техническими характеристиками и, возможно, усовершенствовать определенную, уже имеющуюся в производстве модель. Аналогами разрабатываемого нивелира являются цифровые нивелиры SOKKIA SDL30 и GeoMax ZDL700. Описание приборов и их характеристики приведены в приложениях 1 и 2.Нивелир SDL30M неприхотливк условиям наблюдений и может использоваться в неблагоприятных условиях, таких как неравномерное освещение, конвекционное движение воздуха и вибрация. Нивелир SOKKIA SDL30 автоматически считывает данные с нивелирных реек, оснащённых штрих-кодовой шкалой. Это значительно ускоряет работы по нивелированию крупных объектов, так как минимизируется время, затрачиваемое на производство замера. При этом исключаются субъективные ошибки при снятии результатов измерений. Нивелир позволяет выполнять измерения не только по штрих-кодовой рейке, но и по обычной нивелирной рейке, что значительно расширяет возможности использования прибора. Помимо вертикальных измерений, нивелир SOKKIA SDL30 также определяет расстояние от станции до точки замера при снятии отсчета по рейке. Используя оцифровку горизонтального круга, можно дополнительно производить угловые измерения. Встроенный в SOKKIA SDL30 вычислитель автоматически рассчитывает превышение высот между передней и задней точкой, а также позволяет определять высотные показатели пикета относительно репера с известным уровнем. Для обеспечения высокой точности измерений предусмотрена возможность выполнения нескольких автоматических замеров на одну точку с вычислением усредненного значения. Цифровой нивелир Geomax ZDL700 автоматически снимает отсчеты по штрих-кодовой рейке со скоростью одиночного измерения менее 3 секунд с высокой точностью 0.7 мм на 1 км. двойного хода. Это делает прибор пригодным для решения задач высокоточного нивелирования, деформаций или просто строительных задач. Встроенные программы уравнивания, расчета разностей высот, режим перевернутой рейки в сочетании с различными настройками наблюдений помогают избежать распространенных ошибок при нивелировании. Прочный корпус цифрового нивелира Geomax ZDL700 выполнен в соответствии с требованиями стандарта IP55 и надежно защищает прибор от пыли и влаги. Маятниковый компенсатор на магнитной подушке обеспечивает точность измерений при наклонах и вибрациях на строительной площадке. Преимущественные условия эксплуатации Условия использования геодезических приборов предъявляют специфические требования к их конструкции и эксплуатационным качествам. Цикличность использования геодезических приборов может быть разной: для части приборов характерна сезонная эксплуатация. Это вторая половина весны, лето, первая половина осени, некоторые приборы используются круглогодично, некоторые только по мере необходимости. Высокоточные геодезические приборы способны функционировать при температуре от -25 до +50 C при относительной влажности до 95%; для массовых видов геодезической техники характерен температурный диапазон от -40 до +50 C, такие приборы сохраняют свою работоспособность при относительной влажности 95-100% и пониженном атмосферном давлении 613 гПа (460 мм рт. ст.). Следует помнить, что все приборы в той или иной степени подвергаются механическим воздействиям. Это происходит при сборке, погрузке, транспортировке, выгрузке, установке, эксплуатации, ремонте и т. д. Механические воздействия вызывают разрушение креплений, самовывинчивание резьбовых деталей, отслоение и осыпание покрытий, замыкание неизолированных проводов, самопроизвольное замыкание и размыкание электрических контактов, смещение оптических деталей и прочие. Различают три основных вида механических воздействий: вибрации, линейные перегрузки и удары. Вибрациями называют механические колебания. Возбудители вибраций вызывают колебания системы с частотой, равной частоте следования возбуждающих импульсов (вынужденные колебания). При совпадении частот собственных колебаний с частотами возбуждающих наступает явление резонанса, когда сравнительно небольшие возбуждающие силы могут вызвать колебания с большой амплитудой и создать в колеблющейся системе очень большие напряжения. При эксплуатации частоты и интенсивность вынужденных колебаний геодезических приборов в зависимости от условий площадки, где производятся измерения, могут изменяться в широких диапазонах. При этом колебания отдельных элементов прибора приводят к искажениям их работы. Линейные перегрузки геодезических приборов возникают при их транспортировке во время взлета, посадки и виража самолета, разгоне и торможении автомобилей и т. д. Сила, возникающая при линейных перегрузках, в отличие от вибраций сохраняет свое направление относительно корпуса прибора. К преимущественным условиям эксплуатации разрабатываемого нивелира (цеховым) относятся: - диапазон рабочих температур от -20° до +50° - влажность во всем диапазоне температур до 50% - давление - нормальное - вибрационные перегрузки: амплитуда вибраций – 1-5 g, частота вибраций – 80Гц - линейные ускорения – 5000м*с-2 - освещение – возможна работа в темноте - воздушная среда – слабоагрессивная. Технические требования Общие технические требования к геодезическим приборам определены ГОСТ Р 53340-2009. В соответствии с ГОСТ в качестве основных характеристик условий эксплуатации цифровых нивелиров приняты: температура среды -20+50 C; относительная влажность воздуха 95%; частота вибрации 20-60 Гц, ускорение 49-294 м/с2. Конструкция геодезических приборов должна быть технологичной, ремонтопригодной и должна обеспечивать возможность контроля основных параметров и технических характеристик. Отклонения параметров по нижнему пределу не должны быть более 2% от их номинальных значений. В ГОСТе установлены все другие требования к конструкции геодезических приборов, а также требования по устойчивости к внешним воздействиям и надежности приборов; требования к составным частям приборов и комплектности, упаковке, транспортировке и хранению геодезических приборов. Разрабатываемый нивелир имеет следующие технические требования: класс измерений – 1 и 2 класс нивелирования; точность измерения превышений – 0,3-1,5 мм на 1 км двойного хода; точность измерения расстояний – 0,3-20 мм, принцип действия – цифровой; диапазоны измерений – 1,5-100 м; состав изделия – кабель передачи данных, батарея перезаряжаемая; требования к оптическим системам прибора: диаметр зрительной трубы - 40 мм, увеличение трубы – 32 крат, поле зрения трубы - в градусах, минимальное фокусное расстояние – 1,3 м, изображение – прямое, диапазон работы компенсатора ±15´, угол поля зрения 1°16´; время измерения - 3´; дисплей – графический ЖК 240/120 пикселей, монохромный с подсветкой; тип отсчетного устройства – автоматизированная система считывания показаний; метод получения отсчета - 30-сантиметровый сегмент штрих-кодовой рейки; горизонтальный круг - 360° с шагом 1° чувствительность круглого уровня - 8´/2мм; предел работы компенсатора наклона - ±15´; точность компенсатора - ±2"; типы основных осей и осевых систем – горизонтальная и визирная; требования к входным и выходным сигналам для электронных и оптико-электронных приборов – GPS/ГЛОНАСС совместимость с ЭВМ, тип порта выхода – USB – интерфейс для связи с ПК и модулями флеш-памяти; используемый материал - материалы с антикоррозионным покрытием: высокопрочный пластик, алюминиевые сплавы; исполнение герметичное с защитой от пыли и влаги по стандарту IP55; источники питания – литий-ионная батарея срок службы – 6 лет рейка – инварная презиционная штриховая или с BAR-кодом требования к патентной чистоте Россия, Беларусь, Казахстан. Методика измерений Разрабатываемый нивелир имеет встроенные программы измерений: - вынос отметок; - отдельные измерения со станцией и без; - нивелирование по ходу с промежуточным визированием и выносом отметок; - уравнивание ходов; - запись методами чЗП, чЗППЗ, ЗП, ЗППЗ (П-передняя рейка, З-задняя, ч-чередование порядка). Перед началом работы нивелир приводят в рабочее положение (горизонтируют), для чего вращением подъемных винтов приводят пузырек круглого уровня в нуль-пункт. После нажатия кнопки включения на дисплее появляется главное меню. Для выхода в меню функций требуется нажать соответствующую кнопку. Перед измерением требуется настроить параметры нивелирования для чего в главном меню выбирается соответствующее подменю. В нем выполняются следующие настройки: - ввод коэффициента рефракции, постоянной поправки R, даты и времени; - ввод различных допусков и настроек контроля; - юстировка линии визирования выбранным методом; - настройка единиц измерения высоты, ввода, отсчета, отключения, звука, языка, времени и даты; - настройка записи, запись данных, шаг номера точки, время. До начала работ по нивелированию инструмент должен адаптироваться к температуре окружающей среды, а затем необходимо выполнить поверку круглого уровня и главной оси нивелира. Для поверки круглого уровня нивелир после горизонтирования поворачивают на 180°. Если пузырек уровня вышел за пределы круга, выполняют юстировку круглого уровня. Откручивают винт защитной крышки и снимают ее, смещают пузырек к нуль-пункту на половину дуги отклонения юстировочными винтами. Для выполнения главной поверки нивелира в меню настроек есть соответствующее подменю, в котором необходимо выбрать метод поверки. Порядок поверки: - на расстоянии примерно 30 м устанавливают 2 рейки; - из середины выполняют измерения на обе рейки; - нивелир переносят на рейку 1 и устанавливают примерно в 3 м от нее; - измерения повторяют. При проведении поверок на дисплее появляются необходимые указания, которым нужно следовать. Для исправления поверки снимают защитную крышку и вращают винт под окуляром до совпадения номинального и действительного отсчета по рейке. Периодичность поверок и аттестации прибора Для достижения хорошего результата в программном комплексе прибора рекомендуется установить хронологическую статистику юстировок, включающую в себя значения юстировок. Поверки цифрового нивелира проводят в соответствии с ГОСТ Р 8.792-2012 ГСИ. При проведении первичной и периодической поверок выполняют операции и применяют следующие средства поверки: осмотр – внешний осмотр на выявление коррозии, вмятин, механических повреждений; опробование – проверка работоспособности системы: взаимодействие всех подвижных узлов, зарядка батарей, загрузка программного обеспечения, приведение в рабочее положение, проведение измерения; проверка установочного уровня нивелира - Подъемными винтами пузырек уровня устанавливают в среднее положение и поворачивают верхнюю часть нивелира вокруг вертикальной оси на 180°. Пузырек уровня при этом не должен отклоняться от среднего положения; проверка правильности установки сетки зрительной трубы - Нивелир устанавливают в рабочее положение (положение нивелира, при котором пузырек установочного уровня находится в центре ампулы уровня). На расстоянии 10-15 м от нивелира помещают отвес и наводят вертикальную нить сетки нивелира на отвес. Отклонение любого конца вертикальной нити сетки от отвеса не должно быть более двойной толщины сетки нитей зрительной трубы; проверка правильности установки круглого уровня рейки - Устанавливают рейку на расстоянии 40-50 м от нивелира так, чтобы ее ребро точно совпадало с вертикальной нитью сетки нивелира, пузырек уровня при этом должен находиться в среднем положении. Поворачивают рейку вокруг вертикальной оси на 90° так, чтобы ее ребро точно совпадало с вертикальной нитью сетки нивелира. Пузырек уровня при этом не должен отклоняться от среднего положения; определение значения угла (электронное нивелирование) - Угол определяют, нивелируя точки две точки (1 и 2), установленные на расстоянии 40-60 м. Нивелир устанавливают по створу в точку 3 на расстоянии 3-5 м от точки 1 и снимают отсчеты и по кодовым рейкам, установленным в точках 1 и 2. Переносят нивелир в точку 4, удаленную от точки 2 на 3-5 м внутри створа между рейками, и по рейкам снимают отсчеты. Начение угла рассчитывают по формуле. Оно должно быть не более 10 ". проверка диапазона работы компенсатора Определение систематической погрешности работы компенсатора на 1´ наклона оси нивелира - систематическая погрешность работы компенсатора на 1' наклона оси нивелира должна быть не более значения, указанного в ЭД нивелира; определение СКП самоустановки линии визирования компенсатора определение коэффициента нитяного дальномера; определение СКП измерений расстояний с помощью нивелира по кодовой рейке; проверка смещения визирной оси при перефокусировке зрительной трубы; определение СКП измерений превышения на 1 км двойного нивелирного хода; определение СКП самоустановки линии визирования - СКП определяют при помощи автоколлиматора. Проводят четыре серии измерений (вперед, назад, влево, вправо) по пять измерений в каждой серии. Устанавливают нивелир напротив автоколлиматора таким образом, чтобы один подъемный винт находился на одной оси с автоколлиматором. определение погрешности измерений системы - кодовую рейку устанавливают и закрепляют в УПС. Проверяют ее вертикальность. Напротив рейки на расстоянии 2 м устанавливают нивелир, приводят его в рабочее положение и записывают первое показание. С помощью микрометрической головки УПС перемещают рейку через каждые 5 мм и записывают показания. По разности показаний нивелира и микрометрической головки оценивают погрешность системы. Повышенные нагрузки на нивелир при проведении измерений в условиях крупного города, при транспортировке, длительном хранении, а также из-за больших перепадов температур могут привести к разъюстировке прибора и ошибочным результатам измерений, особенно при измерении расстояний от прибора до рейки. Для устранения таких ошибок в меню настроек создано соответствующее подменю. Поверки и юстировки опытного образца нивелира при интенсивной работе в условиях крупного города, где присутствуют постоянные вибрации - с периодичностью 1 раз в 5 дней. Заключение и вывод При создании прибора отступление от характеристик, указанных в пунктах 4, 5.1, 5.2, 5.3, 5. и 5.16 недопустимо, остальные пункты могут быть дополнительно согласованы с разработчиком Технического задания. При использовании штрих кодовой рейки можно добиться сокращения количества станций на 20% за счет того, что на разрабатываемый нивелир меньшее влияние оказывает существующая растительность или сильно пересеченная местность, что в городских условиях актуально. Нивелирование возможно выполнять в условиях недостаточной освещенности, так как подсвечивать необходимо только небольшую часть рейки. Обеспечивается более высокая точность за счет снижения влияния земной рефракции. Вибрация оказывает меньшее влияние на точность измерений Список используемой литературы Захаров А.И. Геодезические приборы. Справочник ГКИНП-17-195-99. Инструкция по проведению технологический проверки геодезических приборов. М. 1999 Ямбаев Х.К. Геодезия. Исследование поверка и юстировка средств измерений: учебное пособие для вузов. М.: Изд-во МИИГАиК, 2016. – 342 с. Ямбаев Х.К., Голыгин Н.Х. Геодезическое инструментоведение. Практикум: Учеб. Пособие для вузов. М.: «ЮКИС», 2005. – 312 с. Nadolinets L., Levin E., Akhmedov D. Surveying instruments and technology. Boca Raton : Taylor & Francis, CRC Press, 2017. https://market.nsvp-space.ru/upload/2015/Documents/Trimble_DiNi_03_07_manual.pdf https://www.toool.ru/img_new/10076793/Leica_Runner_20_99.pdf https://www.spbgasu.ru/upload-files/dopobrazovaniye/rcosdo/monografii/Tereschenko_monograf.pdf ГОСТ Р 8.792-2012 ГСИ. Системы измерительные "Цифровой нивелир - кодовая рейка". Методика поверки Приложение Приложение 1 – Характеристики нивелира-аналога SOKKIA SDL30
Приложение 2 – Характеристики нивелира-аналога Geomax ZDL700
Приложение 3 - Методы и средства виброзащиты геодезических приборов При выполнении инженерно-геодезических работ, строительстве и эксплуатации современных сооружений измерения ведутся зачастую в условиях неустойчивости геодезических приборов вследствие вибраций, которые подразделяются: -на транспортные, возникающие в результате движения машин на промышленных площадках, интенсивность которых может ослабляться изменением скорости и интенсивности движения (и если мы собираемся проводить геодезические работы вблизи магистралей, то на время проведения работ нужно серьезно ограничить скорость потока машин); -технологические, вызываемые движением узлов, механизмов и систем стационарных машин, интенсивность действия которых регламентирована технологией и поэтому не может ослабляться на момент проведения работ (причины: действующие электромеханические устройства с возвратно-поступательными массами или неуравновешенными вращающимися роторами). Исключение и уменьшение влияния вибраций на точность геодезических работ, разработка эффективных способов виброзащиты геодезических приборов и средств геодезических измерений, малочувствительных к действию вибраций, - актуальная научно-техническая задача К геодезическим приборам необходимо предъявлять требования не только к вибропрочности, но и к виброустойчивости. Согласно ГОСТ 23543-88 в качестве нормальных условий эксплуатации геодезических приборов приняты следующие: частота возмущающих вибраций не более 30 Гц при амплитудах виброускорений не более 0,2 м/с2 или 0,02g (если больше, то необходимы методы и средства виброзащиты); вибропрочность геодезических приборов должна обеспечиваться при воздействии вибраций с частотой от 1 до 80 Гц с амплитудами виброускорений от 1 до 5g в течение часа. При геодезическом нивелировании вибрация вызывает: -колебания маятниковых компенсаторов наклона приборов, в том числе и резонансные (можно ослаблять это влияния уменьшая расстояние от прибора до рейки - как показано на рисунке, при наведении визирной оси на рейку влияние вибрации тем больше, чем дальше расположена рейка); -колебания линии визирования и пузырька уровня (при сильных вибрациях без использования виброзащиты привести пузырек в нуль-пункт не представляется возможным); -смаз изображения рейки (усовершенствовав башмак (например, вставив виброизоляторы между плоскостью основания и верхней его частью) можно ослабить или полностью исключить смаз изображения рейки). При величине смаза x, равной или кратной расстоянию между штрихами рейки (x = 5, 10, 15 мм и т.д.), условия наведения на штрих значительно улучшаются, так как в поле зрения наблюдается четкое изображение штрихов рейки. Однако из-за наложения разноименных штрихов друг на друга, это изображение является мнимым и в таких случаях возможны появления грубых ошибок в результатах измерений. Для исключения грубых ошибок перед наблюдениями необходимо определить величину смаза изображения штрихов рейки, для чего можно использовать вибромарку. В зависимости от величины x следует корректировать программу наблюдений на станции, выполняя правильное наведение на штрих, или изменять положение нивелира, выбирая те точки стояния, на которых величина x минимальна. Для повышения точности измерений в условиях вибрации целесообразно использовать рейки с утолщенными и клиновидными штрихами. Например, инварные рейки Народного предприятия «Карл Цейсс Йена» (ГДР), которые имею толщину штрихов 1,6 и 3 мм. Ножки штатива следует устанавливать на специальную подставку, позволяющую осуществить отстройку частоты собственных колебаний системы «штатив-прибор» от частоты вибрации и избегать резонанса (совпадение частоты собственных колебаний с частотой динамического воздействия). Виброустойчивость нивелиров в значительной степени зависит от динамических свойств штатива. Из исследований амплитудно-частотных характеристик штатива ШН-160 при разных значениях угла раздвига ножек штатива следует необходимость отстройки от возможного резонансного влияния штатива, так как в этом случае последний передает на нивелир вибрации основания с увеличением амплитуд в 5-10 раз. На частотах менее 10 Гц штатив передает вибрации основания без изменений; от 10 до 60 Гц (в зависимости от угла раздвига ножек) - с увеличенной амплитудой, а свыше 60 Гц - уменьшает вибрацию почти до нуля. Стоит отметить, что использовать необходимо штатив с нераздвижными ножками, т.к. такая конструкция штатива более виброустойчива. Из вышеперечисленного следует, что вибрация существенно влияет на точность геодезических измерений. Она вызывает колебания линии визирования оптических приборов, резонансные колебания маятниковых компенсаторов наклона, смещение пузырька уровня и т.п. Для проведения геодезических работ в этих условиях необходимы специальные методы и средства виброзащиты измерительных приборов, позволяющие с высокой точностью выполнять геодезические измерения. Анализ существующих способов, приемов и средств защиты геодезических приборов от вибрационного воздействия для повышения точности измерений позволяет классифицировать их по трем основным группам: 1) Пассивные (они в свою очередь подразделяются на: а) виброизоляционные прокладки - в нашем случае удобнее использовать их между штативом и треггером, т.к. установка их на ножки штатива значительно ухудшает устойчивость последнего; б) виброизоляционные покрытия; в) выбор способа и места установки штатива с прибором (можно использовать приборы для измерения вибрации, определяя тем самым более выгодное место установки штатива с прибором); 2) Активные - способы и средства виброзащиты, требующие создание дополнительных устройств и специальных приспособлений для защиты приборов от воздействия вибрации. Из-за сложности их конструкций они встречаются довольно нечасто, но при этом нельзя обойти стороной амортизаторы с регулируемой жесткостью или датчики стабилизации изображения, т.е. встроены в прибор специальные сенсоры, работающие по принципу гироскопов или акселерометров. Эти сенсоры постоянно определяют углы поворота и скорости перемещения визирной оси в пространстве и выдают команды электрическим приводам, которые отклоняют стабилизирующий элемент объектива. При электронной стабилизации изображения углы и скорости перемещения фотоаппарата пересчитываются процессором, который устраняет сдвиг. Однако наличие дополнительного оптического элемента немного снижает светосилу объектива. 3) Безамортизационные средства и методы повышения точности измерений в условиях вибраций, основанные на использовании эффективных на использовании эффективных приемов измерений, способов наведения и отсчитывания по «размытому» или колеблющемуся изображению визирной цели. Одним из наиболее перспективных методов безамортизационных средств защиты является стробоскопический эффект, который можно получить двумя основными способами - перекрытием поля зрения геодезического прибора и освещением визирной цели короткими световыми вспышками. Один из наиболее распространенных (эффективных, простых и широко применяемых) способов защиты геодезических приборов - виброизоляция. Однако использование этого метода без предварительного расчета упругих элементов или специальных исследований не всегда может привести к положительному результату. Показатель эффективности виброизоляции - коэффициент передачи м. Величина коэффициента определяется отношением частоты fв возмущающего воздействия к частоте fо собственных колебаний системы, установленной на виброизоляторы: м = 1/((fв/fои)2 - 1) = 1/(ш2 - 1) В зависимости от соотношения частот ш различна и степень снижения виброизоляторами колебаний системы. Из анализа виброизоляционного метода следует: 1) Если частота возбуждения fв близка к частоте собственных колебаний fои изолированной системы или меньше ее, то с помощью виброизоляции принципиально невозможно бороться с возмущающим воздействием вибрации. 2) Когда отношение частот ш приближается к единице - наступает резонанс, а амплитуда вынужденных колебаний системы принимает большие значения. Для избежания резонансных явлений следует применять (метод отстройки колебаний системы…). 3) Виброизоляционные прокладки уменьшают амплитуду вынужденных колебаний системы только при соотношении частот ш = fв/fои > v2. 4) С увеличением ш значении коэффициента м приближается к нулю, т.е. эффективность виброизоляции возрастает. В большинстве случаев для защиты оборудования от вибрационного воздействия достаточно, чтобы отношение частот ш находилось в пределах 2,5-5. Уже при ш = 2,5 виброизоляторы поглощают 81% энергии вибрации, при ш = 3; 4; 5, соответственно 88, 93 и 96%. 5) В рабочем диапозоне частот (ш > v2) эффективность виброизоляторов тем больше, чем меньше жесткость упругих прокладок. Однако при малой жесткости виброизоляторов, свободные колебания изолированной системы «штатив-прибор», выведенной из положения равновесия толчком или под действием ветровой нагрузки, долго не затухают и, в свою очередь, становятся источником нежелательной вибрации (т.е. при работе в мягкими прокладками нужно быть крайне аккуратным и осторожным и учитывать влияние внешней среды на прибор). В качестве материала виброизоляторов для защиты системы «штатив-геодезический прибор» наиболее подходит рещина. Приведем исходные формулы для расчета резиновых виброизоляторов. Методика следующая: 1. Исходя из требования практики,назначают частоту fои собственных колебаний виброизолированной системы,с тем условием,чтобы отношение частот ш=fв/fои?3, т.е м?1/8 2. Под влиянием массы системы виброизоляторы получают статистическую осадку Хст (в см), связанную с частотой fои собственных колебаний зависимостью Xcт=25/fІои 3. Величина Xcт характеризует жесткость упругих элементов,т.е. изменение высоты под влиянием нагрузки. Поэтому жетскость упругих элементов находится по формуле k=Q/ Xcт, где Q -масса вибоизолирующей системы. А жесткость одного элемента как k?=k/n, где n-число виброизоляторов 4. Высота виброихолятора Н определяется из соотнощения Н=Еg Xcт/у , где Еg и у - динамический модуль упругости и расчетное статическое напряжение, выбираются из таблиц,исходя из материала виброизоляторов. 5. Размер попчереного сечения А назначается под услвоием Н?А?8Н 6. Контролирут частоту fои собственных колебаний системы,установленной на виброизоляторы: fои=(1/2р)vk/m , где m=Q/g , g=981 см/сІ. Если частота собственных колебаний fои не удовлетворяет принятому в п.1 условию, то её следует понизить, осуществляя для этого одно из следующих мероприятий: · уменьшить жесткость виброизоляторов; · Увеличить момент инерции системы добавлением допольнительных масс; · Уменьшить расстояние по высоте между центром тяжести системы и центром жесткости виброизоляторов. 7. Находится значение граничной частоты,с которой начинается рабочий частотный диапазон виброизоляции fгр=fоиv2 8. В зависимости от частоты fои и коэффициента передачи определяется амплитуда s0 вынужденных колебаний системы s0=sa м , где sa -амплитуда вибрационного воздействия. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||