НИВЕЛИР С САМОУСТАНАВЛИВАЮЩЕЙСЯ ЛИНИЕЙ ВИЗИРОВАНИЯ Российский патент 1994 года по МПК G01C5/02 

Изобретение относится к геодезическим приборам, а более конкретно к нивелирам с самоустанавливающейся линией визирования и подвешенным фокусирующим элементом.

Известны различные конструкции нивелиров с фокусирующим элементом в виде зеркала (или призмы), подвешенным между объективом и сеткой на середине фокусного расстояния от объектива. Это нивелиры AL-2, N1002, НТС, ТоКо и др.

Наиболее точным из этих нивелиров является нивелир N1002, высокая точность является следствием минимизации в нем ряда инструментальных погрешностей, в том числе погрешности, обусловленной наклоном зрительной трубы [1]. Исключение этой погрешности обеспечивается применением специальной системы, вводящей в отсчет по микрометру соответствующей поправки, что усложняет конструкцию прибора.

Недостатком известной конструкции нивелира является наличие большего количества отражающих поверхностей и, вследствие этого низкое светопропускание.

Другой метод уменьшения погрешности, обусловленной наклоном зрительной трубы, использован в нивелире НС2. Особенностью этого нивелира является сближение главных плоскостей объектива с осью вращения прибора, что позволяет практически полностью исключить указанную погрешность.

Однако и этой схеме присуще низкое светопропускание из-за наличия большого количества отражающих поверхностей и центрального виньетирования световых лучей отверстием в зеркале. По этой причине она не была реализована в серийном производстве.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является нивелир ТоКо [2]. В этом нивелире в качестве оборачивающей системы использована призменная система Порро 1 рода, первая призма которой подвешена на тонких параллельных ленточках и служит для компенсации углов наклона прибора и фокусировки при изменении расстояния до рейки. Этот нивелир имеет простую оптическую схему, минимальное количество оптических деталей и за счет применения призм БР-180^о, использующих принцип полного внутреннего отражения, имеет высокое светопропускание.

Недостатком нивелира ТоКо является большая длина зрительной трубы и значительная величина погрешности, обусловленной наклоном зрительной трубы, так как расстояние от главной точки объектива до оси вращения прибора, расположенной в районе призменной системы, равно половине фокусного расстояния объектива.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение точности нивелирования за счет исключения инструментальной погрешности, обусловленной наклоном зрительной трубы, и обеспечение большей стабильности визирной оси при температурных и механических воздействиях за счет сокращения зрительной трубы.

Технический результат достигается путем установки первой призмы системы Порро вертикально и неподвижно относительно объектива, причем длина хода в ней составляет не менее 1,5 диаметра объектива; увеличения длины хода лучей в призменной системе до величины, превышающей два диаметра объектива, в направлениях, перпендикулярных оси объектива (веpтикальный отрезок в первой призме и горизонтальный во второй призме, перпендикулярные вершине призм).

Это позволяет вдвое уменьшить длину зрительной трубы, разместить объектив над центром масс корпуса и обеспечить совмещение его главной точки с вертикальной осью прибора и тем самым исключить погрешность, обусловленную наклоном зрительной трубы.

На фиг.1 изображена оптическая схема нивелира; на фиг.2 - нивелир, общий вид.

Оптическая схема нивелира содержит объектив 1, отклоняющую систему 2 в виде призмы БР-180^о, фокусирующий элемент 3, роль которого выполняет горизонтально подвешенная призма БР-180^о, сетку 4 и окуляр 5. Призма 2 установлена вертикально, преломляющей гранью к объективу, и жестко связана с корпусом прибора. Призма 3 подвешена на горизонтальной оси, перпендикулярной оси объектива, на расстоянии от отклоняющей системы большем, чем расстояние от объектива до призмы 2, с возможностью перемещения вдоль оптической оси для фокусировки.

Горизонтальный визирный луч, пройдя через объектив и призменные системы попадает на сетку 4, где строится прямое изображение рейки, которое рассматривают через окуляр 5. При продольном наклоне корпуса прибора вместе с ним на этот же угол наклоняются объектив 1, система 2, сетка 4, окуляр 5, а центр сетки получает вертикальное смещение относительно объектива. Компенсация этого смещения осуществляется поворотом визирного луча элементом 3, подвешенным на половине фокусного расстояния объектива от сетки.

Корпус 6 нивелира установлен на основании 7, на вертикальной оси 8. Вертикальное расположение первой призмы оборачивающей системы и превышение геометрической длины хода в ней более чем в 1,5 раза диаметра объектива обеспечивает возможность компоновки прибора с размещением объектива 1 над центром масс корпуса. Это позволяет одновременно с сокращением длины зрительной трубы совместить главную точку объектива 1 с вертикальной осью 8 и тем самым исключить погрешность, обусловленную наклоном зрительной трубы нивелира.

Одновременно с достижением поставленной цели размещение объектива внутри корпуса прибора обеспечивает возможность установки перед объективом оптического микрометра без увеличения габаритов нивелира.

Использование: относится к геодезическому приборостроению, в частности к конструкциям нивелиров с самоустанавливающейся линией визирования. Сущность изобретения: в корпусе 6 с вертикальной осью вращения последовательно установлены объектив 1, первая призма и подвешенная вторая призма оборачивающей системы Порро 1 рода, сетка нитей и окуляр 5. Вторая призма выполняет функцию фокусирующего элемента. Геометрическая длина хода лучей в системе Порро 1 рода составляет не менее 1,5 диаметров объектива 1 в направлении, параллельном и не менее 2,0 диаметров объектива 1 в направлении, перпендикулярном оптической оси объектива. Главная точка объектива 1 расположена на вертикальной оси вращения корпуса. 2 ил.

НИВЕЛИР С САМОУСТАНАВЛИВАЮЩЕЙСЯ ЛИНИЕЙ ВИЗИРОВАНИЯ, содержащий последовательно установленные в корпусе с вертикальной осью вращения объектив диаметром D с главной точкой, первую и вторую призмы системы Порро I рода, из которых вторая выполнена с подвеской, перпендикулярной к оптической оси объектива, сетку нитей и окуляр, отличающийся тем, что первая призма обращена к объективу гипотенузной гранью, подвеска второй призмы выполнена жесткой, главная точка объектива расположена на вертикальной оси вращения корпуса, а геометрическая длина хода лучей в системе Порро I рода составляет не менее 1,5 D в направлении, параллельном, и не менее 2,0 D в направлении, перпендикулярном оптической оси объектива.