A study of devices used for geometric parameter measurement of engineering building construction

Abstract

Мета. Виконати дослідження можливостей електронних тахеометрів щодо контролю ними геометричних параметрів інженерних конструкцій. Методика. Проаналізовано нормативну літературу на виконання геодезичних робіт у промисловому виробництві та будівництві. Досліджено методи та прилади, які застосовують для цього. Результати. Запропоновано використовувати для таких задач електронний тахеометр та спеціальну методику. Для цього проведено дослідження віддалеміра електронного тахеометра. Для контролю виміру віддалей безпосередньо на будівельному майданчику розроблено установку з десятиметрового інварного дроту, яку попередньо повірено на еталоні 1-го розряду у науково дослідному інституті метрології з точністю, що не перевищувала 0,01 мм. Розроблено методику передачі еталонної віддалі, в якій використано спеціальні сфери та геодезичні пункти закріплені отвором. Для прямих вимірів відрізків досліджено методику натягу інварного дроту, а також виконано механічне врівноваження гирьової системи. Контроль кутових величин приладу здійснено на метрологічній установці вищого порядку. Встановлено вплив неперпендикулярності осей та ексцентриситету на точність виміру кутів. Для оптимізації наведення на світловідбивну марку проведено дослідження рисунка марки та спеціального кронштейна, що дало можливість з точністю в межах 10º зорієнтувати марку перпендикулярно до світлового променя електронного тахеометра. Також досліджено трипельпризму і встановлено залежність між висотою, діаметром та центром відбиття. Розроблено конструкцію сферичного відбивача та підставки для прокладання ходів з компенсацією похибок центрування, редукції та виміру висот для приладу і відбивача. Розроблено конструкцію кронштейна (вектора) з двома відбивачами для виконання обмірних робіт. Розроблено тримірну модель промислового об’єкта для оптимального планування місць для закріплення геодезичної основи та перехідних точок для встановлення електронного тахеометра. Наукова новизна Метод врівноваження сил у геодезичному штативі можна розглядати як основу для започаткування автоматизації центрування приладу. Оптичний розрахунок трипельпризми можна застосувати для визначення постійної поправки геодезичного приладу без вимірів на базисі. Розрахунок оптимального зображення геодезичної марки забезпечує однозначність візування та підвищує точність кутових вимірювань. Практична значущість. Користуючись розробленою методикою, можна будь-яким електронним тахеометром визначити просторові координати інженерної конструкції з контролем вимірів та оптимальною їхньою точністю.

To study the abilities of electronic tacheometers to control geometric parameters of engineering constructions. Methods. The analysis of standard-setting documents for conducting geodetic works in industrial production and construction was carried out. The methods and devices used for this purpose were explored. Results. It is proposed to use electronic tacheometer and special methodology for such tasks. For this purpose, the research of a distance-measuring theodolite of an electronic tacheometer was conducted. In order to control the measurement of distances directly on the construction site, a 10-meter invar wire stand was developed, which was previously tested at the 1st-grade standard in the research institute of metrology with an accuracy of no greater than 0.01 mm. The method of transmission of reference distances, where special spheres and geodetic points are fixed by an aperture were developed. For direct measurements of the sections, the method of invar wire tensing was investigated, and mechanical balancing of the weighing system was performed. The control of the instrument's angular values was fulfilled on a higher-order metrological installation. The influence of non-perpendicular axes and eccentricity on the accuracy of angles measurement was established. To optimize pointing at a reflective mark, the design of the mark and the special bracket, which with the accuracy of not worse than 100, orientates the mark perpendicularly to the light beam of an electronic tachometer, was researched. The triple prism was also investigated, the relationship between height, diameter and reflection center was established. The design of a spherical reflector and a stand for laying runs with compensation of centering, reduction, and heights measurement of a device-reflector was developed. The construction of a bracket (vector) with two reflectors for the measurement work was developed. A threedimensional model of an industrial object for optimal planning of places for fixing a geodetic basis and transition points of an electronic tacheometer was elaborated. Scientific novelty. The method of balancing forces in a geodetic tripod can be considered as the basis for the initiation of an automated centering of a device. Optical calculation of a triple prism can be used to determine a permanent of a geodetic device without measurements on the basis. The calculation of the optimal geodetic mark image provides unambiguous visibility and increases the accuracy of angular measurements. Practical significance. Using the developed method, it is possible with the help of any tacheometer to determine the spatial coordinates of an engineering construction with control and optimal accuracy.