Общие требования к сборке и юстировке оптических угломерных приборов

Угломерные приборы с телескопическими оптическими системами предназначены для измерения вертикальных и горизонтальных углов между выбранными точками в пространстве предметов.

Направление на каждую точку принято задавать по системе сферических координат. Например, направление ОВ на точку В (рис. 21.4) может быть определено вертикальным углом i и горизонтальным углом φ.

Точность измерения углов оптическими угломерными приборами зависит от следующих факторов:

- точности установки прибора в горизонтальном (вертикальном) положении по уровням;

- точности нанесения делений на шкалах;

- величины эксцентриситетов лимбов;

- точности изготовления червячных передач;

- точности наводки на предмет;

- точности юстировки визирной оси прибора относительно осей вращения визирной трубы или головных зеркал (призм).

Рассмотрим в отдельности каждую из причин, которые вызывают неточность отсчета углов в угломерных приборах.

Для установки (выверки) угломерных приборов в исходное положение при измерениях углов применяют уровни с цилиндрическими и круглыми ампулами. От точности изготовления ампул и правильности пригонки (юстировки) уровней на приборах зависит выверка этих приборов и точность измерения углов.

Точность уровня определяется ценой деления и чувствительностью ампулы.

Ценой деления ампулы принято называть угол τ, на который нужно наклонить ампулу, чтобы пузырек уровня передвинулся на одно деление ℓ. Из рис. 20.5 можно установить зависимость между углом τ в секундах, расстоянием ℓ и радиусом R кривизны трубки уровня:

Чувствительность ампулы характеризуется такой величиной наклона уровня (прибора), при котором пузырь ампулы получил едва заметное для невооруженного глаза смещение. Чувствительность уровня (предельная ошибка установки) Δ τ = 0, 15τ.

Чувствительность ампулы уровня зависит от качества шлифовки и чистоты внутренней поверхности, свойств наполнителя, длины пузырька и температуры.

Точность делений угломерных шкал лимба, барабан червячного колеса и маховичка червяка зависит от точности изготовления этих деталей и делительных станков машин).

Современное делительное оборудование обеспечивает высокую точность изготовления шкал.

Однако это еще не гарантирует высокой точности измерения углов по этим шкалам. Если шкалы установлены на лимбах эксцентрично, это ведет к возникновению ошибки отсчета. В приборах, имеющих два отсчетных индекса, расположенных под углом 180° один относительно другого, ошибку, вызванную эксцентриситетом, можно исключить.

Для обеспечения точности измерений необходимо, чтобы при измерении вертикальных углов визирная ось прибора описывала дуги меридианов в плоскости, параллельной линии отвеса, а при измерении горизонтальных углов визирная ось прибора должна описывать широтные дуги, параллельные горизонтальной плоскости.

Однако вследствие наложения ошибок, допустимых при изготовлении деталей, и децентрировки оптической системы траектория визирной оси прибора может иметь отклонения от идеальной. Эти отклонения визирной оси называются уводами линии визирования.

Например, при наведении по вертикали на точку В (рис. 20.6, а) визирная ось прибора имеет направление из точку В', смещенную от меридианной плоскости, проходящей через точку В. Дуга АВ' не будет параллельна меридианной плоскости. Отклонение δ _i визирной оси от плоскости меридиана называется уводом от вертикали или уводом от линии отвеса ЛО. В контролируемом приборе будет наблюдаться отклонение изображения цели (или линии отвеса) от вертикального штриха сетки (рис. 21.6, б) при различных углах места i, задаваемых прибору.

При наведении на точку С экватора (рис. 20.6, в) для угла места i = 0 визирный луч может прийти в точку С, смещенную на величину η от дуги экватора. Смещение визирной оси прибора от плоскости экватора (линии горизонта ЛГ) называется уводом от горизонта. В проверяемом приборе наблюдается увеличение увода η от горизонтального штриха сетки (рис. 20.6, г) при увеличении углов φ горизонтального наведения, задаваемых прибору.

Увод δ _i от линии отвеса вызывает ошибку Δ φ измерения горизонтального угла, которую определяют по формуле .

Увод δ _i может также вызвать в приборе ошибку Δ i измерения вертикальных углов, но эта ошибка мала, и на практике ее не учитывают.

При уводе η визирной оси от горизонтальной плоскости экваторной дуги возникают две ошибки измерения углов: Δ i и Δ φ.

Ошибку Δ i вертикального угла, обусловленную уводом визирной оси, можно найти по следующей формуле: .

Так как горизонтальные углы φ имеют достаточно большие значения, а ошибка увода Δ φ невелика, то ошибка Δ φ, обусловленная уводом, будет сравнительно малой и практически на точность измерения влиять не будет.

При сборке и юстировке угломерных приборов необходимо устранить все погрешности, так, чтобы ошибки измерения вертикальных и горизонтальных углов, мертвого хода, увода визирной оси от отвеса и линии горизонта не превышали допусков, установленных ЧТУ на каждый прибор.

В геодезических приборах эти ошибки малы, поэтому допуски на юстировку визирных осей имеют также небольшие величины – порядка 3 – 5".