О точности тахеометров

Оффтоп

Да вроде мысленно в голове прокрутил, мне показалось, что компенсация происходит, как при взятии отсчёта по диаметру лимба в двусторонней системе отсчитывания. Буду иметь в виду, что мысленные эксперименты в моём исполнении могут дать абсолютно ненадёжный результат.

Попытался исправить эксцентриситет вертикального круга Т30... Не буду вдаваться в подробности, как я собирался это сделать, но идея выглядела жизнеспособной. Результат - теперь вертикальные углы мерить нельзя вообще, эксцентриситет запредельный и два латунных винта сорваны. Не просто так говорил один препод, что эксцентриситет пользователем не юстируется.

 

Устраняется. Но только если угловой элемент эксцентриситета не превышает 20". В противном случае двусторонняя система отсчитывания уже не может полностью погасить влияние эксцентриситета на отсчёт по лимбу. И чем больше выход за допуск, тем сильнее это проявляется.

По колебаниям значений места нуля (или, что равноценно, места зенита) при различных углах наклона зрительной трубы. Как-то уже обсуждали этот вопрос с @ЮС, и он писал, что таким образом эксцентриситет не выявить. В той теме я с этим согласился, но поразмыслив на досуге понял, что колебания места нуля из-за эксцентриситета вертикального круга всё же имеют место быть. Нарисовал ещё раз (для простоты рассмотрим одностороннюю систему отсчитывания):

Рис. 1. Зрительная труба в горизонте. Слева - КЛ, справа - КП

Допустим, отсчётный индекс расположен ровно под осью вращения зрительной трубы. При смене круга он не меняет своего местоположения относительно оси вращения трубы, как и должно быть, ведь положение отсчётного устройства вертикального круга при вращении зрительной трубы остаётся неизменным.

Отсчёты: КЛ 2°06'; КП 177°54'
Место нуля: (КЛ+КП-180°)/2 = 0°

Теперь изменим угол наклона трубы и повторим поверку места нуля. Эксцентриситет на нашем рисунке при этом, естественно, не меняем.

Рис. 2. Зрительная труба при наклоне +30°. Слева - КЛ, справа - КП

Отсчётный индекс также расположим ровно под осью вращения зрительной трубы, при смене круга своего положения относительно оси вращения трубы он также не изменяет.

Отсчёты: КЛ 30°03'; КП 146°26'
Место нуля: (КЛ+КП-180°)/2 = -3°15.5'

Файл с рисунками прилагаю к сообщению.
@ЮС, приглашаю вас продолжить обсуждение в этой теме.

 

Колебания М0 могут быть. И не только от эксцентриситета. Например, от ошибок делений лимба, или от ошибок наклона вертикальной оси (недокомпенсация при повороте прибора на 180°). И другие. Как отделить одни, влияющие на отсчёт по верт. кругу, факторы от других? Это и имелось мною в виду.

 

Как то давным давно ездил в командировку с ТОМ. Шел с автобуса - положил его в политиленовый пакет и шел довольный собой - размахивая пакетом. Ручки порвались - теодолит покатился по асфальту. Хоть он был и в футляре - но вертикальный круг сбился с оси. Точнее с направляющего круга к которому приверчен четыремя винтами. Отчетную систему я выставил быстро - благо там она не сложная, а круг ставил на место спичками часа 2. Идеала конечно не добился - но для сьемки было нормально. Потом в Москве уже в мастерской поправили хорошо.

 

@Александр Сурнин, прошу прощения, неправильно выразился. Не угловой элемент эксцентриситета, а линейный элемент, переведённый в угловую меру. Например, центр кольца делений лимба смещён относительно оси вращения алидады на 5 мкм, рабочий диаметр лимба 70 мм. Тогда линейный элемент, переведённый в угловую меру равен: 5 мкм / 70 мм ⋅ 206265" = 14.7". Угловой элемент эксцентриситета - эт' другое.

Что касается ошибок делений лимба... По результатам исследований в рамках моей дипломной работы, влияние ошибок делений современных кодовых лимбов невелико, причём вне зависимости от класса точности инструмента. А происходит это за счёт того, что отсчёт берётся не по конкретной "точке" на лимбе, куда выпал отсчётный индекс, а по участку лимба, на который нанесён штрих-код. Там же датчик угла имеет вид как бы такой длинной полоски. То есть отсчёт берётся по множеству штрихов, и в результате влияние ошибок делений лимба сильно уменьшается. Да, не просто так в электронных тахеометрах сейчас отсутствует возможность перестановки лимба, теперь это просто не имеет смысла. Это раньше при работе на оптике надо было по 12 приёмов открутить, чтобы влияние ошибок делений лимба не превысило 0.5". Сейчас по 12 приёмов мерить явно никто не будет. Я вот попробовал и понял, что результат от перестановки лимба путём поворота трегера мало меняется (в пределах 1-2"). Ну, диплом потом опубликую в этой теме, он пока в процессе.

Что касается ошибки недокомпенсации... Она достаточно просто проверяется. Сначала измеряется вертикальный угол при идеально отгоризонтированном инструменте, а затем тот же вертикальный угол измеряется при продольном наклоне вертикальной оси (то есть наклон в плоскости визирной оси). При наклоне в одну сторону и в другую. Результаты измерений сравниваются. Если же вдруг влияние ошибки недокомпенсации/перекомпенсации оказалось велико, то следует при проверке колебаний места нуля (места зенита) выполнять измерения примерно в одном направлении. В этом случае ошибка недокомпенсации/перекомпенсации не будет влиять на колебания места нуля (зенита), ввиду того, что она будет иметь постоянное влияние.

--- Сообщения объединены, 6 июн 2021, Оригинальное время сообщения: 6 июн 2021 ---

Да я когда вертикальный лимб на Т30 сдвинул, отсчётную систему то тоже поправил. Там штриховой микроскоп, это несложно. Не надо возиться с реном, как на шкаловом микроскопе или оптическом микрометре. Рен там просто отсутствует, потому что шкалы микроскопа как таковой нет, а есть только шкала лимба. В ТОМ всё то же самое. А вот сам лимб никакими постукиваниями так и не смог вывести. Отдал его в ремонт, там с этим повозились и поняли, что это очень долго, лимб был очень сильно смещён. Дали мне взамен теодолит 2Т30 за 3000 рублей. Я не был против 2Т30 точнее, там ошибка отсчитывания в 2 раза меньше, да и сам экземпляр более-менее нормальный.

 

Ну для топосьемки 1 мин - 1 см на 30 метров ошибки - если пикеты не далее 60 метров то 5 минут - 10 см. На рельефе точности хватало - где то в этих пределах выправил.
Теодолиты попроще тахеометров - тогда я мог в своем ТОМ и 2Т5К в поле почти все исправить. Кроме совсем точных установок. В каком то теодолите встречал и регулировку колонок эксцентриком.
Но вот в каком не помню. Ось вращения трубы вставлялась во втулку с внецентренным отверстием. А втулка уже в корпус.

 

В Т30 так юстировал неравенство колонок. И попутно по бестолковости немного пыли на лимб горизонтального круга надул. Но это, наверное, самый радикальный способ юстировки. Вместо этого можно под колонку фольгу подкладывать слой за слоем, и так подгонять последовательными приближениями. Ещё можно юстировочным винтом на колонке вывести, если неравенство колонок небольшое. Про два последних способа мне один ремонтник рассказал, сам не пробовал.

Способ с поворотом эксцентрика плох тем, что при его повороте можно разъюстировать ещё одно геометрическое условие - ось вращения алидады должна пересекаться с осью вращения трубы. Невыполнение этого условия приведёт к колебаниям места нуля в зависимости от расстояния и угла наклона до визирной цели. В большей степени это зависит, пожалуй, именно от расстояния. Чем ближе, тем сильнее влияние.

Вот это самое непересечение может достигать даже порядка 0.1 мм. То есть реальная точность выполнения этого условия в инструментах даже не микронная, а порядка десятых и сотых долей миллиметров. И хорошо если это будут хотя бы сотые. И тут прикол в том, что эту ошибку от ошибки перефокусировки и эксцентриситета вертикального круга тоже хорошо бы отделять.

Проверку эксцентриситета вертикального круга по колебаниям места нуля при разных углах наклона выполнять до визирных целей, находящихся на удалении... скажем, метров 100. И то надо при визировании на удалённые цели понимать, что вертикальная рефракция существует всегда, её тоже надо убирать и для этого не выбирать цели слишком далеко.

Влияние ошибки перефокусировки - по колебаниям места нуля при одном угле наклона, но разных расстояниях.

Влияние непересечения осей вращения трубы и алидады - тоже по колебаниям места нуля при различных углах наклона, но на близком расстоянии.

 

Всё как бы так. Но если здесь немного ошиблись, там немного ошиблись, плюс к тому (в отличие от горизонтального круга) диапазон измерений на вертикальном круге ограничен, что также снижает точность определения эксцентриситета. Кроме того, для нормального исследования нужны измерения на цели при разных углах наклона, при этом цели должны быть на равном удалении от прибора во избежание дополнительных ошибок от перефокусировки. И как отличить колебания М0(Z), вызванное перефокусировкой от влияния эксцентриситета?
В итоге после длительной возни получим сомнительный результат.

 

Всегда следует делать поверку как минимум дважды (я часто делаю трижды). Об этом писали в старых паспортах к теодолитам, и там даже задавался допуск на расхождения в двух результатах поверок. К слову, в современных руководствах пользователя я таких указаний не наблюдаю. Во-первых, это позволяет уменьшить случайные ошибки на результат поверок. Ну, а во-вторых, выполняется контроль грубых ошибок. И в третьих, влияние ошибок вне диапазона измерения вертикального круга совершенно не интересно с практической точки зрения.

Да, конечно. По возможности нужно выбрать визирные цели, при наведении на которые не нужно выполнять перефокусировку.

Получив три разных результата колебаний места нуля (зенита) можно приближённо оценить влияние каждой из этих трёх ошибок.

Да, результат приближённый, всё же не в вакууме и не в виртуальной реальности работать приходится. Ну а что ещё можно сделать? Другой прибор использовать в качестве коллиматора? А если его нет, этого другого прибора? Вот, только так проверяться и смотреть, как инструмент себя ведёт. Это опять же дискуссия из разряда того, можно ли проверку светодальномера проверять по... двум-трём металлическим линейкам. Через параллактический метод или через "компарирование" стальной рулетки - не важно. Просто приближённая проверка (за неимением лучшего), но ни в коем случае не исследование.

 

Благодарю) Припоминаю эту тему. Буду вникать

 

Для практической работы всё делается гораздо проще - выполняется поверка (определяется ошибка вертикального круга) по принципу поверки угла i нивелира. То есть, устанавливаются на штативах две цели примерно в 100 м друг от друга. Точно из середины полными приёмами (КЛ, КП) измеряются углы и расстояния на эти цели, и вычисляется превышение между ними (можно для контроля повторить, сменив высоту прибора).
Затем прибор устанавливается вблизи одной из целей (ход прямо), так же выполняются измерения на обе цели и вычисляется превышение. Разность полученных превышений даёт ошибку прибора в тригонометрическом нивелировании. Для контроля, всё повторить с установкой прибора вблизи второй цели (ход обратно) и сравнить с превышением из середины. Среднее превышение из ходов прямо и обратно должно равняться превышению из середины. На основе полученных отклонений в превышениях можете оценить ошибки вертикального круга и делать выводы о пригодности прибора для тригонометрического нивелирования. А для чего же ещё? Ведь для вычисления горизонтальных проложений на эксцентриситет можно "забить", достаточно измерять углы наклона при двух кругах.

 

Не согласен. Если смещение лимба от оси вращения зрительной трубы будет близко к горизонту, то таким образом эксцентриситет выявить не удастся. При малых углах наклона влияние будет незаметно, но если поднять или опустить трубу, он может проявиться.

 

Во-первых, речь не о выявлении эксцентриситета (и определения его величины), а о влиянии его на точность тригонометрического нивелирования. И если при углах наклона близких к горизонту такого влияния нет, так это хорошо.
Во-вторых, кто не даёт выполнить аналогичную поверку, но при разных углах наклона (с какими предстоит работать)?

 

Под выявлением и имел в виду определить, есть ли влияние или же нет. Если работа предполагается только при малых углах наклона, то способ по аналогии с определением угла i нивелира можно использовать.

Слишком долго. Проще так:

 

Оно быть может и проще, только вот что с того толку?
Дело в том, что при наличии эксцентриситета вертикального круга вычисляемое "место нуля" содержит ошибку, то есть, на самом деле таковым не является. Кроме того оно будет меняться в зависимости от углов наклона, на которых оно определяется.
Ну, получите величину колебания М0(Z), а как это отразится на тригонометрическом нивелировании определённо сказать не сможете?
Кроме того, на точность тригонометрического нивелирования сказываются и другие факторы. Поэтому практические измерения дадут более достоверную информацию о возможностях прибора. Например, для приборов после ремонта и даже новых (с завода) перед ответственным применением в работе рекомендуется выполнить пробные измерения для подтверждения их пригодности.

 

Колебания места зенита прямо указывают на качество измерений вертикальных углов. Если колебания достигают порядка 10", то и систематические ошибки из-за эксцентриситета могут достигать того же порядка. Причём чем больше значение угла наклона, тем сильнее это сказывается. А действует это по аналогии с колебанием значения 2С в разных направлениях при наличии большого эксцентриситета алидады горизонтального круга. Либо по аналогии с колебанием значения 2С в одном направлении, но при разных установках лимба (при наличии большого эксцентриситета лимба). Если измеряется малый горизонтальный угол, то эксцентриситет на его значение повлияет не сильно, каким бы большим он ни был. А вот если горизонтальный угол порядка 180°, то влияние эксцентриситета будет максимальным. Соответственно, при измерении вертикальных углов эксцентриситет вертикального круга влияет тем больше, чем больше угол наклона.

Практические измерения - это некий набор частных случаев. Если при проверке инструмента обеспечить достаточное их количество и разнообразие (в частности - множество различных по величине углов наклона при тригонометрическом нивелировании, а ещё лучше - пробный ход тригонометрического нивелирования с большими колебаниями углов наклона вдоль этого хода), то такая оценка, разумеется, будет несравнимо лучше, чем по колебаниям места зенита. Но и временные затраты тоже больше. К тому же далеко не всегда есть возможность специально обеспечить разнообразие измеряемых величин для опробования инструмента.

А если же делать опробование абы как, например, замкнутый ход тригонометрического нивелирования по ровной местности с углами наклона ±1-2°, то это всё ни о чём. Можно, конечно, но только если работа с данным инструментом предполагается непосредственно при небольших углах наклона.

 

Нет, это неправильно. Поправлю самого себя. В такой логике есть значительный пробел. Место нуля то ведь определено с ошибкой при наличии влияния эксцентриситета вертикального круга. Проще говоря, неизвестно, при каком отсчёте визирная ось находится в горизонте. Поэтому такая зависимость как "чем больше угол наклона, тем больше влияние эксцентриситета" не является верной. Это работало бы по аналогии с

только в том случае, если измеряется не угол наклона, а какой-либо другой вертикальный угол. Например, параллактический вертикальный угол при измерении линии по вертикальному базису. В этом случае не важно, где находится этот самый горизонт. И степень влияния эксцентриситета действительно будет зависеть от величины вертикального угла.

Но тем не менее, оценить наличие влияние эксцентриситета вертикального круга по колебаниям места нуля можно, хоть и весьма приближённо.

 

Да почему приближенно, вполне можно в пределах точности отсчетов в конкретном приборе.

Желательно конечно определять в лабораторных условиях, на небольших расстояниях, с целью исключить влияние неоднородности атмосферы температуры и прочих помех.

 

Отнюдь... Сравнивать колебания М0(Z) и делать какие-то выводы можно лишь при равных расстояниях до целей с разным набором вертикальных углов. Где такое есть в практических измерениях да при больших углах наклона?
Либо это относительно большие расстояния, где перефокусировка мало сказывается на ошибках определения места нуля, но при этом и углы наклона получаются небольшими, при которых колебаний М0(Z) можно просто не уловить.
Либо из-за больших углов наклона получаем короткие расстояния до целей, поскольку одно упирается в землю, а вторая цель, для обеспечения равенства расстояний, повисает где-то в воздухе.

Колебания и систематика одного источника ошибок вещи не сопоставимые. Колебания свидетельствуют об отсутствии систематики. При систематике не должно быть колебаний.

О какой аналогии вообще может идти речь? На горизонтальном круге колебания 2С определяются на диаметрально противоположных частях лимба, при этом может быть вычислена величина эксцентриситета для этого диаметра.
На вертикальном круге колебание места нуля может лишь свидетельствовать о наличии эксцентриситета (при условии исключения других факторов), но не говорит о его величине и направленности. Так например, у прибора с односторонней системой отсчитывания выполнив поверку и исправление М0 на какую-то одну цель, при повторных измерениях на эту же цель будем получать сумму зенитных расстояний 360° (например, КЛ 90°00'00" и КП 270°00'00"). Однако это вовсе не означает, что зенитные расстояния равны 90° и 270°. В отсчётах по вертикальному кругу "сидит" неизвестная по величине ошибка за эксцентриситет, которая не исключается поверкой (калибровкой) М0.
Измеряя далее на другие цели при других углах наклона, можем получить, так называемые, "колебания" М0. Однако следует помнить, что в каждом отсчёте уже постоянно присутствует полученная при калибровке ошибка М0, плюс к тому новые ошибки за эксцентриситет вертикального круга. И эти новые ошибки разные не только на разные по высоте цели, но даже в отсчётах при КЛ и КП на одну и ту же цель. Вот и попытайтесь разобраться в этой "каше".

Да, и этим набором практических измерений можно подтвердить или опровергнуть теорию.

 

Речь не о практических измерениях, а о действиях в рамках поверок.

Нет, это неверно. Смотрим инструкцию на методы и средства поверок теодолитов. Там есть методика определения эксцентриситета по колебаниям двойной коллимационной ошибки.

Ну, не по колебаниям, а по изменениям.

Да, я уже понял ошибочность таких рассуждений. С недосыпа и не такой маразм в голову приходит.

Легко. На колебания места нуля ранее существовали допуски. Например, в паспорте теодолита 2Т2А (заявленная производителем СКО 4"). Допуск 10".

На этот допуск можно ориентироваться. Например, принять его для тахеометров с заявленной производителями СКО 5" и более. Для тахеометров 2-3" допуск принять в 2 раза меньший - различие места нуля при различных углах наклона не более 5". А для высокоточных тахеометров - в пределах ошибок наведений - не более 2-3" .

Зависит от того, какие именно выполняются измерения. Если все они примерно однотипны, то такой проверке грош цена.

--- Сообщения объединены, 9 июн 2021, Оригинальное время сообщения: 9 июн 2021 ---

Если на небольших расстояниях, то там вмешается ошибка перефокусировки и ошибка из-за непересечения оси вращения трубы и оси вращения алидады. Надо на расстоянии порядка 50-100 метров. Там колебания рефракции ещё не столь велики, чтобы сильно повлиять на определение места нуля. Ошибка перефокусировки будет исключена за счёт того, что на такой дистанции перефокусировку выполнять не надо, например, при наведении на какие-нибудь точки на здании.