ОПТИЧЕСКИЙ ТЕОДОЛИТ Российский патент 1995 года по МПК G01C1/00 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к геодезическим приборам.

При измерении горизонтальных углов теодолитом производятся последовательно две операции: визирование на предмет и отсчет микроскоп-микрометром по лимбу. Из-за последействия пружины наводящего винта за время между визированием и отсчетом возникают ошибки в измеряемых горизонтальных углах.

Известен теодолит со стабилизированной линией визирования, в котором наведение на предмет и отсчет по горизонтальному лимбу производятся в поле зрения окуляра зрительной трубы, куда посредством оптической системы микроскопа передается изображение штрихов лимба, служащих сеткой нитей. Во время поворотов теодолита при горизонтальном положении оси зрительной трубы в нем отсутствует смещение штрихов лимба относительно наблюдаемых предметов. Однако при наклонах зрительной трубы в случае наблюдения предметов, находящихся вне коллимационной плоскости, необходимо вводить поправку в отсчеты по штриху лимба, учитывающую отстояние этого штриха от коллимационной плоскости и угол наклона зрительной трубы.

Наиболее близкими к предлагаемому по технической сущности являются схемы оптических теодолитов типа "Дальта" фирмы Цейсс.

Оптический теодолит этого типа выполнен с лимбом из стекла, установленным на алидаде в фокальной плоскости объектива зрительной трубы. В поле зрения окуляра наблюдаются штрихи лимба на фоне предметов местности.

Недостаток этого оптического теодолита заключается в том, что отсутствует приспособление для наведения на предметы, расположенные вне поля зрительной трубы, и нет приспособлений для уменьшения влияния ошибки при наблюдении предметов в стороне от визирной оси теодолита.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет уменьшения влияния на значение горизонтального направления ошибки, обусловленной углом наклона визирной оси зрительной трубы относительно горизонта, при наблюдениях предметов местности вне коллимационной плоскости.

Для этого оптический теодолит, содержащий установленную на алидаде зрительную трубу с объективом с фокусным расстоянием f' и стеклянный горизонтальный лимб с радиусом делительной окружности R, оптически сопряженной с окуляром зрительной трубы, снабжен системой изменения фокусного расстояния объектива зрительной трубы, выполняющей соотношение f' R/|cos α| где α угол наклона визирной оси зрительной трубы относительно плоскости горизонтального лимба. При этом объектив зрительной трубы жестко скреплен с алидадой, а перед ним размещен введенный плоский отражатель, установленный с возможностью наклона в плоскости, перпендикулярной к плоскости горизонтального лимба.

На фиг. 1 и 2 обозначены объектив зрительной трубы 1, горизонтальный лимб 2, объективы проекционной системы 3(1)-3(4), окуляр 4, линзы системы изменения фокусного расстояния объектива зрительной трубы 5, плоский отражатель 6 и микрометр 7.

Свет от наблюдаемых предметов отклоняется отражателем 6, проходит линзы системы изменения фокусного расстояния 5, объектив 1 и микрометр 7, а затем через объективы проекционной системы 3(1)-3(4) попадает в окуляр 4 и глаз наблюдателя.

Теодолит, изображенный на фиг. 1, работает следующим образом.

Разворачивая весь теодолит вокруг вертикальной оси и изменяя наклон плоского отражателя 6, наблюдатель наводит поле зрения трубы на наблюдаемый объект. В фокусе объектива 1, совмещенном с плоскостью делений лимба 2, изображения наблюдаемых предметов накладываются на штрихи лимба 2. Далее изображения предметов местности и штрихов передаются проекционной системой с объективами 3(1)-3(4) в поле зрения окуляра 4. Глядя в окуляр 4, наблюдатель приводит изображения нужного предмета местности на горизонтальную нить зрительной трубы, изменяя наводящим винтом наклон плоского отражателя 6. На этой же горизонтальной нити находятся изображения штрихов лимба 2 в виде биссекторов. Далее наблюдатель совмещает изображение предмета с ближайшим биссектором лимба 2, перемещая микрометр 7. Отсчеты по лимбу 2 и микрометру 7 дают измеряемое направление на предмет местности. При наблюдении предмета местности, расположенного в горизонтальной плоскости, т. е. при α 0^о, система изменения фокусного расстояния 5 объектива зрительной трубы находится в положении, при котором выполняется соотношение f' R, а, например, при α 60^o cos α 0,5 и f' 2R. Предметы вне коллимационной плоскости при этом будут изображаться отстоящими от нее на число делений микрометра в два раза большее, чем при наблюдении в горизонтальной плоскости. Это и требуется для автоматического введения поправки.

Вариант исполнения теодолита, изображенный на фиг. 2, отличается двумя особенностями. Объектив 1, микрометр 7 и система изменения фокусного расстояния 5 здесь размещены в боковой стойке алидады, в связи с чем потребовался дополнительный излом визирной оси и введение призмы Пехана для компенсации поворотов изображения. Кроме того, изображения предметов местности строятся сначала на одной стороне лимба, а затем переносятся проекционной системой 3(1)-3(2) на диаметрально противоположную сторону и там строится изображение предметов местности и штрихов первой стороны лимба в плоскости штрихов второй стороны лимба. Этим исключается влияние эксцентриситета лимба. В остальном второй вариант исполнения работает аналогично первому.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к геодезическим угломерным приборам. Сущность изобретения: оптический теодолит позволяет автоматически учитывать поправки в направлении на предмет у теодолита со стабилизированной линией визирования. Это достигается введением системы 5 переменного изменения фокусного расстояния зрительной трубы, проектирующей изображения наблюдаемых предметов в плоскости штрихов лимба 2. При наблюдении предметов выполняются соотношения: - фокусное расстояние объектива зрительной трубы; R - радиус делительной окружности; α - угол наклона визирной оси зрительной трубы относительно плоскости лимба 2, причем объектив 1 прикреплен жестко к алидаде, перед ним установлен плоский отражатель 6 с возможностью наклона в вертикальной плоскости. 2 ил.

ОПТИЧЕСКИЙ ТЕОДОЛИТ, содержащий установленную на алидаде зрительную трубу с объективом с фокусным расстоянием f' и стеклянный горизонтальный лимб с радиусом делительной окружности R, оптически сопряженный с окуляром зрительной трубы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния на значение, горизонтального направления ошибки, обусловленной углом наклона визирной оси зрительной трубы трубы относительно горизонта, он снабжен системой изменения фокусного расстояния объектива зрительной трубы, выполняющей соотношение

где α угол наклона визирной оси зрительной трубы относительно плоскости горизонтального лимба,
при этом объектив зрительной трубы жестко скреплен с алидадой, а передним размещен введенный плоский отражатель, установленный с возможностью наклона в плоскости, перпендикулярной плоскости горизонтального лимба.