Вопрос №4 Основные стадии разработки геодезических приборов

Вопрос №4 Основные стадии разработки геодезических приборов

Различают несколько фаз жизненного цикла приборов:

1.разработка,

2.установочная серия,

3.серийное производство,

4.эксплуатация,

5.ремонт,

6.хранение.

Разработка - комплекс научно-иследовательских и опытно-конструкторских работ. Ведётся подготовка данных для разработки технического задания, выявляются эффективные, проводятся испытания принципов, заложенных в конструкцию. Изготавливаются макеты и их экспериментальные образцы. Анализируются результаты экспериментов и исследований, составляется научно-технический отчёт с рекомендациями по техническому заданию на проведение работ. Опытно-конструкторские работы включают в себя:

1.разработка тех задания: общие сведения о приборе, требования к нему, габариты, питание, транспортировка, хранение, компактность. 2.подготовка тех предложения, его рассмотрение и утверждение. Согласование и формулировка всех пунктов тех задания.

3.разработка эскизного проекта,

4.разработка тех проекта,

5.разработка конструкторской документации, предназначенной для изготовления опытных образцов прибора(до 10шт),

6.разработка документации установочной серии(до 100шт) и их испытание и исследование,

7.разраб рабочей документации и серийного производства. На всех стадиях приборы должны быть поверяемы и подлежащими юстировке.

Вопрос№6 Положения и законы геометрической оптики.

Основу законов геометрической или лучевой оптики состав­ляют понятия о светящейся точке и световом луче. При распространении света, имеют место ин­терференция, дифракция и другие явления физической оптики, характеризующие волновую природу света. Однако многие оптические явления можно рассмат­ривать исходя из представления, что оптическое излучение распространяется вдоль нормалей к волновой поверхности, на­зываемых лучами, т. е. не принимать во внимание дифракцию и интерференцию.

Раздел физической оптики, основывающийся на этом пред­ставлении, называется геометрической оптикой. В геометриче­ской оптике источником света считается светящаяся точка, как геометрическая точка, не имеющая размеров, из которой световая энергия лучами распространяется во все стороны, а световой луч — геометрическая линия, прямая (нормаль к фронту световой волны), вдоль которой распространяется световая энергия.

Теория геометрической оптики основывается на законах:

1.з. прямолинейного распространения света в однородной среде (не учитывается дифракция),

2.з. независимого распространения света(не учит интерференция),

3.з. отражения(1. Падающий луч, отражённый луч и перпендикуляр к границе разденла 2х сред, проведённый в точке падения луча, лежат в 1й плоскости, 2. Угол отражения равен углу падения),

4.з. преломления(1.см.1., 2.отношение синуса угла падения к синусу угла преломления для 2х сред есть величина постоянная и наз-ся относительным показателем преломления 2й среды относительно 1й),

5. Принцип обратимости хода лучей,

6. Правило знаков для отрезков(+идёт слева направо, Линейные отрезки в направлении распространения света от выбранного начала и к верху от оптической оси положительны, в обратном направлении — отрицательны), для углов(+имеет угол, отсчитываемый от нормали по ходу часовой стрелки, вверх +, вниз- значения). Радиусы кривизны поверхностей, ограничивающих среды, положительны, если центры кривизны находятся справа от по­верхностей, и отрицательны, если центры — слева от поверх­ностей.

Углы считаются положительными, если они отсчитываются по ходу стрелки часов от установленных исходных линий (ось, нормаль и т. п.), и отрицательными — если против хода. Световые лучи, исходящие из светящейся точки во все сто­роны, образуют неограниченный световой пучок.

Рис1 неограниченные и ограниченные пучки лучей. Рис 2. гомоцентрический пучок лучей. Действительное стигматическое изображение точек.

Задача любой оптической системы состоит в том, чтобы преобразовать один гомоцентрический пучок лучей в другой, также гомоцентриче­ский пучок лучей.Центры пучков, т. е. точки А и А' соответственно, называются пред­метом и изображением. Каждому падающему лучу в пространстве предметов будет соответствовать пре­ломленный луч в пространстве изображений. Изображение, образованное пересечением действительных лучей после выхода их из оптической системы, называется действительным изображением. Изображе­ние точки А в точке А' (рис. 3), образованное пересечением про­должений, выходящих из оптической системы лучей называ­ется мнимым изображением. Действительное изобра­жение может быть получено на экране или фотопленке

Мнимое не может быть получено на экране. В геометрической оптике часто рассматриваются лучи, иду­щие вблизи от главной оптической оси (под малым углом к ней), такие лучи называются параксиальными лучами. Пучок параксиальных лучей называется параксиальным пучком.

Вопрос№20 Лупа, микроскоп.

Лупа — короткофокусная собирательная линза, служащая для рассматривания близко расположенных предметов (рис. 46). Наблюдатель устанавливает глаз вблизи заднего фокуса F', а предмет — между передней фокальной плоскостью и самой лупой так, чтобы расстояние до изображения s' было около 250 мм," т. е. равным расстоянию наилучшего зрения. Под видимым (угловым) увеличением лупы понимают отноше­ние тангенса угла и', под которым видно изображение через лупу, к тангенсу угла и, под которым виден предмет на рас­стоянии лучшего зрения s'=250 мм

(3.135)

Подставив tga(альфа) = l/s' по-

лучим

где f' — заднее фокусное расстояние лупы в мм; s'=250— рас­стояние наилучшего зрения (мм).

Чем меньше f' тем больше при

увеличении 20^х фокусное расстояние будет равно 12,5 мм. Для улучшения изображения при больших увеличениях применяют сложные лупы, изготовленные из нескольких линз с различ­ными показателями преломления и радиусами кривизны сфери­ческих поверхностей.

а) симметричная лупа, состоит из двух одинаковых плосковыпуклых линз, обращенных плоской стороной к пред­мету. Лупа не исправлена на хроматическую аберрацию, но в ней увеличение лупы не превы­шает 10^х;

б) несимметричная лупа, сферическая аберрация и дисторсия достаточно ослаб­лены, хроматизм не исправлен. Увеличение может быть дове­дено до 20^х;

в) апланатическая лупа, состоит из трех линз, средняя из которых из готовлена из крона, а крайние (симметричные) — из флинта. В лупе хорошо исправлены хроматическая и сферическая абер­рации, а также дисторсия и астигматизм.

следующее выражение для разрешающей способности глаза совместно с системой:

где Г^х — увеличение оптической системы. Фокусное расстояние лупы из (3.135) составит

Разрешающая способность лупы в угловой мере при рас­сматривании делений шкалы составит

В современных оптических теодолитах интервал между соседними штрихами лимба составляет 20/30 мкм, толщина штрихов 1—3 мкм. Оптимальное увеличение оптических систем, для отсчитывания может составить

В этих случаях используют более сложные оптические си­стемы — микроскопы.

Микроскоп представляет собой сложную оптическую сис­тему, предназначенную для рас­сматривания мелких предметов, в частности, делений шкал гео­дезических приборов. Микроскоп состоит из двух собирательных систем (объек­тива и окуляра).Предмет АВ расположен между главным фокусом F_0б и двойным фокусным расстоянием 2f ₁ объектива, который дает дей­ствительное, обратное и увели­ченное изображение А₁В₁ пред­мета. Это изображение располо-

жено за двойным фокусным расстоянием вблизи переднего

фокуса окуляра F_{OK .}

Окуляр микроскопа работает как лупа, давая прямое, уве­личенное и мнимое изображение А₂В₂, которое будет обратным по отношению к предмету АВ. В последнем случае изо­бражение А₁В₁ должно находиться в переднем фокусе F_OK оку­ляра. Таким образом, микроскоп дает обратное, увеличенное и мнимое изображение. Общее линейное увеличение микроскопа

(3.138)

где бэтто_0Б —линейное увеличение объектива; бэтто_0к — линейное уве­личение окуляра.

 

 

Вопрос№ 21 Зрительные трубы геодезических приборов.

В отдельных случаях вместо отрицательной линзы в каче­стве фокусирующего компонента используют подвижную поло­жительную линзу, которая не удлиняет, а укорачивает фокус­ное расстояние переднего компонента. В некоторых типах ни­велиров с компенсаторами между передним компонентом телеобъектива и сеткой нитей помещают одну неподвижную от­рицательную линзу и одну подвижную собирательную. В этом случае перед сеткой нитей получается свободное пространство, в котором можно разместить компенсатор. Колебания фокусирующей линзы при ее перемещении по направляющим в зрительных трубах сказываются в значи­тельно меньшей степени, чем сдвиги окулярного колена в тру­бах с внешней фокусировкой.

На рис. 50 показано перемещение изображения визирной цели при перемещении фокусирующей линзы из положения L₂ в положение При смещении центра линзы на вели­чину h изображение сместится на величину

Это обстоятельство необходимо учитывать при визировании внутри нескольких десятков метров, когда фокусирующая линза перемещается на значительную величину.

Таким образом, оптическая система зрительной трубы дол­жна быть хорошо центрированной, т. е. иметь одну общую оп­тическую ось — прямую, проходящую через центры всех пре­ломляющих сферических поверхностей оптической системы.. Другой основной осью является визирная ось зрительной трубы. Кроме того, существует геометрическая ось, совпадающая с осью симметрии оправ зрительной трубы. Зрительную трубу на специальных оптико-механических устройствах (оптических скамьях) собирают так, чтобы все три оси совпадали.

Преимущества зрительных труб с внутренней фокусировкой:

1. Герметичность (труба защищена от попадания пыли и грязи).

2. При одинаковом увеличении она значительно короче, что
обеспечивается телеобъективом с большим f_ЭКB.

3. Имеет высокую стабильность положения визирной оси
(т. е. меньшую ошибку за перефокусирование), так как колебания положения фокусирующей линзы гораздо меньше ска­зываются на положении визирной оси, чем колебания окуляр­ного колена в трубах с внешней фокусировкой.)

4. Имеет постоянную длину.

5. Фокусирующий механизм и направляющие защищены от повреждений.

Основные части зрительных труб:

1.Корпус изготавливается целиком из латуни или сплавов алюминия, внутренние поверхности окрашиваются в черный матовый цвет (чернение) для устранения бликов.

2.Объективы строят изображение в фо­кальной плоскости трубы и определяет качество этого изображения. Его основными характеристиками являются фокусное расстояние f'; относительное отверстие D/f', где D — диаметр входного зрачка; угол поля зрения и разрешающая способность. Двухлинзовый склеенный, двухлинзовый несклеенный, трехлинзовый объектив.

Телеобъективы состоят из переднего неподвижного компонента и фокусирующего компо­нент. Зеркально-линзовые телеобъективы позволяют получить высокое качество изображения, так как состоят из преломля­ющих и отражающих поверхностей.

3.Окуляр – рассматривается изображение предмета

Симметричный окуляр состоит из двух склеен­ных и взаимообращенных компонентов с малым воздушным промежутком между ними.

4.Все линзы окуляров собирают в одной оправе — окуляр­ной трубке, вращая которую можно перемещать вдоль оси на величину до 1 мм для установки резкого изображения сетки ни­тей.

5.Сетка нитей наносится на плоскопараллельной пла­стинке путем гравирования на воске и последующего травления плавиковой кислотой.

Сетка монтируется в зрительной трубе так, чтобы она на­ходилась в передней фокальной плоскости окуляра. Сетка вставляется в кольцевую оправу, играющую роль диафрагмы поля зрения. Оправа сетки в небольших пределах может пере­мещаться при помощи юстировочных винтов, что позволяет из­менять положение визирной оси.

6. окуляр,

7. Фокусирующее устройство (сетка нитей).

 

Вопрос№ 22 Основные оптические характеристики зрит труб и их определение

Угол поля зрения — ограниченная конической поверхностью часть пространства, видимая в неподвижную зрительную трубу, установленную на бесконечность. Различают два угла поля зрения: истинный (объектив­ный)— угол е₂, под которым виден диаметр диафрагмы, распо­ложенной в общей фокальной плоскости объектива и окуляра; видимый (субъективный) — угол е₁ под которым виден диаметр диафрагмы поля зрения из центра выходного зрачка трубы

где d — диаметр диафрагмы поля зрения; f_0б и f_ок — фокусные расстояния объектива, и окуляра.Из (3.143) находим угловое увеличение откуда

т. е. истинное поле зрения трубы равно видимому полю зре­ния, делённому на угловое увеличение. Для зрительных труб теодолитов истинный (объективный) угол поля зрения можно определить как разность отсчетов по вертикальному или горизонтальному кругу. Для этого выпол­няют два наведения на визирную цель верхним и нижним (левым и правым) краями ноля зрения с соответствующим отсчитыванием по кругам. Для нивелиров е₂ можно определить по рейке. В этом случае на некотором расстоянии от зрительной трубы (до 50 м) помещают рейку, по которой берут отсчеты, соответствующие краям поля зрения, разность которых соста­вит величину l. Величина угла поля зрения определится из вы­ражения

Разрешающая способность тесно связана с контрастностью изображения, под которой понимается отношение разности ярко­стей рассматриваемого предмета В₁ и фона В₂ к яркости фона: При К человеческий глаз уже не может отличить объект от фона.

Вопрос №4 Основные стадии разработки геодезических приборов

Различают несколько фаз жизненного цикла приборов:

1.разработка,

2.установочная серия,

3.серийное производство,

4.эксплуатация,

5.ремонт,

6.хранение.

Разработка - комплекс научно-иследовательских и опытно-конструкторских работ. Ведётся подготовка данных для разработки технического задания, выявляются эффективные, проводятся испытания принципов, заложенных в конструкцию. Изготавливаются макеты и их экспериментальные образцы. Анализируются результаты экспериментов и исследований, составляется научно-технический отчёт с рекомендациями по техническому заданию на проведение работ. Опытно-конструкторские работы включают в себя:

1.разработка тех задания: общие сведения о приборе, требования к нему, габариты, питание, транспортировка, хранение, компактность. 2.подготовка тех предложения, его рассмотрение и утверждение. Согласование и формулировка всех пунктов тех задания.

3.разработка эскизного проекта,

4.разработка тех проекта,

5.разработка конструкторской документации, предназначенной для изготовления опытных образцов прибора(до 10шт),

6.разработка документации установочной серии(до 100шт) и их испытание и исследование,

7.разраб рабочей документации и серийного производства. На всех стадиях приборы должны быть поверяемы и подлежащими юстировке.