Denize baktığınızda ne düşünürdünüz? Teodolit seviyelendirmesinin kısa bir tarihi
Denize bakan bahar çiçekleri açar, bu sıcak bir şiirdir. Ancak buna ek olarak yatay düzlemi de görebiliriz. Romantik değil, değil mi? Biraz hayal kırıklığı olsa da su seviyesi çok kullanışlı, dünyanın bize sağladığı doğal bir referans. Masanın üzerine bir bardak su koyun, bardaktaki su doğal olarak yatay bir yüzey oluşturacaktır. Kesin olarak, bir yatay düzlem, yer çekimine dik bir düzlemdir, sözde tesviye, yatay düzleme paralel bir düzlem yapmaktır.
Teodolit, bir hedefin azimutunu ve yüksek ve alçak açılarını ölçen bir alettir.Her iki açı da yatay düzlemde ölçülür.
Dediği gibi: "Kural yok, kare yok." Yatay düzlem yoksa teodolit, ölçüm esasını kaybedecektir. Bu nedenle, ister erken vernier teodolitler, isterse daha sonra optik teodolitler, elektronik teodolitler ve hatta toplam istasyonlar olsun, bunların tabanlarının tümü, alet ölçümü için yatay bir referans oluşturmak için bir tesviye tabanı ile donatılmıştır.
Dengeli aile geçmişi
Tesviye sıradan ve çoğu zaman göze batmayan görünebilir; aslında, göründüğü kadar basit olmaktan uzaktır. Tesviye tabanının birden fazla kapalı halkası vardır ve hareket karmaşık ve sezgisel değildir. Mekanizma açısından ünlü Stewart ve Delta paralel robotları ile paralel mekanizma ailesine aittir. Bununla birlikte, üssün tesviye edilmesi, paralel robotlar alanında Külkedisi'ne benzer ve uzun süredir ciddiye alınmamaktadır.
Stewart paralel robot
Delta paralel robot
Mekanizmanın aile kökenine ek olarak, temelin tesviye edilmesi, kinematik tasarımının teorik altyapısını da içerir. Kinematik tasarımı, özgürlük, kısıtlamalar ve bunların ilişkileri ile ilgili sorunları inceler. Klasik mekanikteki bazı temel kavramları içeren matematiksel bir araç olarak spinor cebirini ve görselleştirme yöntemi olarak analitik geometriyi kullanır.
Enstrümanın destekleyici parçası olarak tesviye, ölçüm gövdesinin belirli bir pozisyona ve iyi bir stabiliteye sahip olmasını sağlamalıdır. Bu, büyük Maxwell ve Kelvin'in her ikisinin de üzerinde çalıştığı "enstrümanı belirli bir konuma yerleştirme yöntemidir". Bazı insanlar merak ediyor olabilir, orada bir şeyin yeri henüz sabitlenmedi mi? Ancak şaşırmamalıyız, bilimsel kavramlar çoğu zaman insanların algılarından farklıdır. Kinematikte, belirli bir konuma sahip bir nesne, serbestlik derecesinin sıfır olduğu, yani olası bir hareket olmadığı anlamına gelir. Bu soruya, iki usta, sırasıyla Maxwell ve Kelvin, şimdi MAXWELL bağlantısı ve KELVIN bağlantısı olarak adlandırılan iki tür kinematik desteği tanıttı.
MAXWELL bağlantısı
KELVIN bağlantısı
Destek olarak bu iki yapı ile nesnenin konumu belirlenebilir ve iyi bir tekrar konumlandırma doğruluğuna sahiptir. Tesviye tabanının tasarımı bu sorunları içerir ve yapısının evrimi, kinematik tasarım ilkelerinin uygulanmasını yansıtır.
Seviyelendirmenin evrimsel gelişimi
Genel olarak iki tür tesviye tabanı vardır: dört sarmal ve üç sarmal. Dört spiralli tesviye tabanı çoğunlukla erken verniyer teodolitlerinde kullanılmıştır.Şimdi tesviye tabanlarının çoğu "üç nokta bir düzlem belirler" tasarım konseptine dayanmaktadır ve üç sarmal yöntemini benimsemektedir.
Stanley, Birleşik Krallık, 1910'lar
Dört spiral destek
Dört vidalı tesviye, set olarak iki karşıt vida kullanır.Bir vida daha yükseğe çevrildiğinde, diğer vida buna göre indirilir ve ikisi birlikte tesviye için kullanılır. Bu tesviye tabanı, doğası gereği aşırı sınırlıdır ve deformasyona veya sallanmaya eğilimlidir ve şu anda nadiren kullanılmaktadır.
Üç helezonlu tesviye yapısının çeşitli formları vardır. Birincisi, tesviye vidasının doğrudan zemine temas etmesi ve tesviye işleminin vidayı tek tek çevirerek yapılmasıdır. Bu destek yöntemi yetersiz sınırlandırılmıştır ve alet ile zemin arasındaki görece serbestlik derecesi sıfır değildir. Zemin nispeten pürüzsüzse, aletin tesviye sırasında dönmesi ve hareket engellemesine neden olması muhtemeldir.
Watt, İngiltere, 1920'ler
Üçlü vida desteği (Yöntem 1)
Ayrıca hareket engelli üç helezonlu bir tesviye tabanı vardır. Alt plakadaki oluk, tesviye vidasının hareketine uyum sağlayamadığından, telafi etmek için yapının boşluğuna veya deformasyonuna güvenmesi gerekir, aksi takdirde mekanizmanın sıkışmasına neden olur.
Watts, Birleşik Krallık, 1930'lar
Üçlü vida desteği (Yöntem 2)
Almanya, Zeiss'in TH1 teodolit üçlü helis tesviye tabanı, destek olarak Maxwell bağlantısını benimser.Basınç plakası, tabanın stabilitesini ve anti-parazit kabiliyetini sağlamak için taban ile kapalı bir yapı oluşturmak üzere tesviye vidasının geniş küresel yüzeyine bastırılır.
Zeiss, Almanya, 1920'ler
Üçlü vida desteği (Yöntem 3)
TH1 teodolitinin tesviye yapısıyla temsil edilen tesviye tabanı, bugün jeodezik aletlerin standart bir parçası haline gelmiştir.
Bununla birlikte, bu tesviye tabanlarının kısıtlama tasarımında hala sorunlar vardır. Bu nedenle, şu soruyu sormaktan kendimizi alamayız: "Ne yetersiz ne de fazla kısıtlanmış, ancak aynı zamanda hareketin karışmasını önleyebilen bir tesviye tabanı nasıl tasarlanır?" Bu, tam olarak sınırlandırılmış tesviye tabanları kavramıdır. Enstrümanın belirli bir konuma sahip olmasını sağlamak için Kelvin aracılığıyla bağlanır ve seviyelendirme için sadece hareket belirleme ve basit kontrol avantajlarına sahip iki nokta kullanır.
Tabanı hassas bir şekilde kısıtlayın ve düzleştirin
Mekanik açıdan bakıldığında, bu tesviye tabanı iki serbestlik dereceli küresel paralel bir mekanizmadır ve platform iki serbestlik dereceli sabit bir noktada hareket eder. Tesviye ve duruş ayarı için kullanılabilir. Tesviye, iki serbestlik dereceli bir duruş ayarlama problemidir, "üç nokta bir düzlemi belirler" den iki farklı sorundur, üç nokta bir düzlemi belirleyebilir, ancak tesviye için üç spiral kullanmak gerekmez. Tesviye ile ilgili bu bilgi, otomatik tesviye işleminde çok faydalıdır.
Manuel tesviye çağında, kinematik tasarım hatalarından kaynaklanan tesviye hareketinin belirsizliği ön plana çıkmaz çünkü insanlar, farklı durumlara göre kararlar ve düzeltmeler yapabilen akıllı bir sistemdir. Bununla birlikte, bilgisayarlar genellikle belirsizliklerden yoksundur, bu da tesviye tabanını otomatik olarak kontrol etmenin zor olmasının önemli nedenlerinden biridir.
Büyük ölçekli fotoelektrik teodolitler, esas olarak uzay gök cisimlerini ve uçakları izlemek ve ölçmek için kullanılır. Bu tür ekipmanlar genellikle birkaç ton ağırlığındadır, manuel tesviye verimsizdir, yoğun emek gerektirir ve yüksek operatör deneyimi gerektirir.
Büyük teodolit (İnternetten resim)
Son yıllarda, otomatik ölçüm, uzaktan çalıştırma ve büyük ölçekli fotoelektrik teodolitlerin izlenmesine olan talep giderek daha acil hale geldi ve otomatik tesviye, temel sorunlardan biridir. Bu talebe yanıt olarak, Çin Bilimler Akademisi Optoelektronik Teknolojisi Enstitüsü, 1,5 tondan fazla yük kapasitesi ve 2 ark saniyeden daha iyi bir tesviye doğruluğu olan hassas, ağır hizmet tipi otomatik bir tesviye tabanı geliştirdi. Bu tesviye tabanı, eğimli bir düzlem-ped demir yapısına dayanır ve iyi bir düzlem sertliği ve dinamik performans elde etmek için benzersiz bir esnek plaka yapısı kullanır. Ek olarak, taban, otomatik tesviye işleminin doğruluğunu ve verimliliğini sağlamak için yenilikçi bir şekilde vektör dönüştürme tesviye algoritması kullanır.
son sözler
Tesviye tabanının evrimi ve gelişimi, mühendislerin mükemmellik ve mükemmellik ruhunu somutlaştırmaktadır.Ondan kinematik tasarım teorisinin uygulanmasının tesviye yöntemlerinde ve tasarım konseptlerinde iyileştirmeler getirdiğini ve bu da tesviye tabanının yapısını daha karmaşık hale getirmediğini görebiliriz. , Ama daha basit, bu sadece "basitlik güzelliktir" tasarım konseptini yansıtıyor.
Amerikalı fizikçi Henry Augustus Rowland'ın dediği gibi: "Bilimi uygulamak için, bilimin kendisi var olmalıdır. Sadece bilimin uygulanmasına dikkat etmemeliyiz, aynı zamanda yaptığımız işteki ilkeleri de sormalıyız. Bu ilkeler saf bilimi oluşturur." Seviyelendirmenin arkasında kinematik tasarım ve diferansiyel geometri teorisi vardır. Bunlar yenilikçi tasarımımıza ilham veren "saf bilimler" dir.
