ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УГЛОМЕРНОГО УСТРОЙСТВА Российский патент 1995 года по МПК G01C1/00 

Изобретение относится к геодезическому приборостроению, в частности к приборам для угловых измерений типа теодолитов и гониометров.

При угловых измерениях в приборах, сделанных по классической схеме, процесс измерений состоит из двух операций: визирования зрительной трубой на цель и отсчета по штрихам угломерного лимба. Из-за временного интервала между этими операциями происходит смещение зрительной трубы (так называемое последействие пружины наводящего винта).

Известно устройство по патенту Германии N 167069, в котором лимб изготовлен из прозрачного материала и проходит непосредственно через фокальную плоскость зрительной трубы. В этом устройстве отсчет по лимбу производится наблюдаемым объектом, что исключает временной интервал между двумя операциями.

Однако такое устройство не позволяет производить измерения горизонтальных углов между объектами, расположенными на разных зенитных расстояниях.

Известно устройство теодолита, в котором изображение штрихов лимба оптическим путем передается в поле трубы. Оптическая система угломерного устройства содержит зрительную трубу с оптическим микрометром, горизонтальный лимб и микроскоп, изображающий диаметрально противоположные штрихи лимба в поле окуляра зрительной трубы.

В известной оптической системе диаметрально противоположные штрихи лимба изображаются в одной половине поля зрения окуляра рядом, образуя биссектор. При визировании объект помещают в другой половине поля зрения окуляра вплотную к линии раздела на середине расстояния между штрихами.

Недостатком такого устройства является несимметричное расположение объекта относительно биссектора. При высокоточных измерениях, как известно из геодезии, объект целесообразно помещать в разрыв биссектора, что невозможно в известном устройстве.

Целью изобретения является повышение точности визирования при наведении на объект штрихов лимба.

Цель достигается тем, что усовершенствуется оптическая система угломерного устройства, содержащая зрительную трубу с оптическим микрометром, горизонтальный лимб и микроскоп, изображающий диаметрально противоположные штрихи лимба в поле окуляра зрительной трубы.

Отличительными признаками предлагаемой оптической системы угломерного устройства является введение трехсекционного делителя поля зрительной трубы с горизонтально расположенными линиями раздела секций и центром средней секции на визирной оси зрительной трубы. Оптическая система микроскопа выполнена с проекцией диаметрально противоположных штрихов лимба в крайние секции делителя поля при одинаковом направлении их перемещения и изображения штрихов в виде биссекторов.

Трехсекционный делитель поля может быть выполнен в виде усеченных бипризм, причем ребра одной усеченной бипризмы установлены в фокальной плоскости зрительной трубы, а вторая усеченная бипризма расположена между фокальной плоскостью и оптическим микрометром объектива зрительной трубы и ее ребра параллельны первой.

На фиг. 1 изображены основные элементы оптической системы угломерного устройства; на фиг. 2 поле окуляра зрительной трубы.

На фиг. 1, 2 показаны усеченная бипризма 1, клинья 2 неподвижных блоков, клинья 3 подвижного блока, штрихи 4 и 5 лимба, изображение 6 наблюдаемого объекта, горизонтальная нить 7, отсчетные шкалы вертикального 8 и горизонтального 9 микрометров.

Излучение от объектива зрительной трубы проходит последовательно клинья 2(5), 3(2), 2(2), центральные части усеченных бипризм 1(2) и 1(1).

Излучение от осветителя горизонтального круга через микроскоп (не показан) проходит от одной стороны лимба через клинья 2(4), 3(1), 2(1), верхнюю часть бипризмы 1(2) и нижнюю часть бипризмы 1(1). От другой стороны лимба излучение последовательно проходит клинья 2(6), 3(3), 2(3), нижнюю часть бипризмы 1(2) и верхнюю часть бипризмы 1(1).

Оптическая система угломерного устройства работает следующим образом.

Излучение от наблюдаемого объекта через объектив, клинья и бипризмы проходит в фокальную плоскость объектива зрительной трубы и строит изображение 6 наблюдаемого объекта. Излучение от лимба проходит микроскоп, клинья и бипризмы и строит изображение штрихов 4 и 5. Если изображения 4, 6 и 5 не совпадают, наблюдатель перемещает вдоль оси зрительной трубы блок призм 3(1), 3(2) и 3(3) до тех пор, пока изображения осей биссекторов 4 и 5 и оси наблюдаемого объекта не совпадут. При этом за счет разворота оснований клиньев 3(1) и 3(3) относительно клина 3(2) изображения штрихов и объекта движутся навстречу друг другу. За счет встречного движения изображений и расположения изображения объекта в разрыве биссектора, образованного штрихами 4 и 5 лимба, повышается точность визирования. Отсчет по микрометру производится по шкале 9 в том же поле зрительной трубы. Здесь же может быть и отсчетная шкала 8 вертикального круга, если наведение по вертикали произведено с помощью горизонтальной нити 7.

Наиболее целесообразно применение предлагаемой оптической системы угломерного устройства в гониометрах. Выполнение условия равенства движений штрихов и наблюдаемого объекта, соответствующее формуле f_об' R ˙ v, где f_об' заднее фокусное расстояние объектива зрительной трубы; R радиус лимба; v увеличение микроскопа, в нем выполняется наиболее просто из-за большого размера лимба. Изменений наклона трубы можно избежать введением перед объективом отклоняющего устройства в виде телескопической линзы с перемещением по вертикали и отсчетам этого перемещения.

Использование: в геодезическом приборостроении. Сущность изобретения: оптическая система содержит зрительную трубу с оптическим микрометром, горизонтальный лимб, микроскоп, трехсекционный делитель, клинья 2 (5), 3 (2), 2 (2), усеченные бипризмы 1 (2) и 1(1). 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УГЛОМЕРНОГО УСТРОЙСТВА, содержащая зрительную трубу с оптическим микрометром, горизонтальный лимб и микроскоп, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности визирования, в нее введены трехсекционный делитель поля зрительной трубы с горизонтально расположенными линиями раздела секции и центром средней секции на визирной оси зрительной трубы, а оптическая система микроскопа выполнена с возможностью проекций диаметрально противоположных штрихов лимба в крайней секции делителя поля при одинаковом направлении их перемещения и изображениях штрихов в виде биссекторов. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что трехсекционный делитель поля выполнен в виде двух усеченных бипризм, причем ребра первой усеченной бипризмы расположены в фокальной плоскости объектива зрительной трубы, вторая усеченная бипризма расположена между фокальной плоскостью и оптическим микрометром зрительной трубы, а ее ребра параллельны ребрам первой. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что оптический микрометр выполнен трехсекционным, оптически сопряженным с трехсекционным делителем поля и микроскопом с возможностью проецирования диаметрально противоположных штрихов лимба через крайние секции микрометра, а объекта визирования через среднюю секцию. 4. Система по п.3, отличающаяся тем, что трехсекционный микрометр выполнен в виде двух неподвижных и одного подвижного вдоль оптической оси зрительной трубы блоков, каждый из которых выполнен в виде трех последовательного размещенных оптических клиньев, причем главные сечения всех клиньев расположены в горизонтальной плоскости, углы клиньев неподвижных блоков равны половине углов клиньев подвижного блока, крайние клинья блоков обращены основаниями в противоположную среднему блоку сторону, средние клинья неподвижных блоков обращены основаниями в одну сторону, а средний клин подвижного блока в противоположную сторону.