КОДОВЫЙ ТЕОДОЛИТ Российский патент 1995 года по МПК G01C1/00 

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

В известных устройствах кодовых теодолитов наведение визирной оси на предмет производится путем поворотов корпуса в горизонтальной плоскости с помощью наводящего винта. Противодействует усилию, создаваемому перемещением винта, пружина.

Недостатком таких устройств является то, что после завершения наведения на предмет пружина выбирает люфты шарнирно-рычажного устройства или дифференциального винта. Это нарушает положение коллимационной плоскости, в которой находится визирная ось зрительной трубы, относительно лимба, т. е. возникает ошибка в угловых измерениях.

Известно устройство высокоточного теодолита, в котором отсутствует пружина наводящего винта. После предварительного наведения корпус со зрительной трубой соединяют зажимным винтом с основанием, а точное наведение выполняют окулярным микрометром. При этом точный отсчет направления визирования получают в виде суммы отсчета по лимбу и отсчета по окулярному микрометру, в который должна быть введена поправка, учитывающая отклонение направления на предмет от коллимационной плоскости зрительной трубы и угол наклона зрительной трубы относительно горизонта.

Недостатком такого теодолита являются значительные затраты времени на отсчитывания и расчеты.

Наиболее близкими к изобретению по технической сущности являются известные кодовые теодолиты, в которых горизонтальный и вертикальный кодовые лимбы подключены к вычислителям углового положения и через блок введения поправки к блоку отображения информации, на котором изображаются показания датчиков углового положения о направлении оси зрительной трубы, наведенной на предмет.

Целью изобретения является повышение производительности угловых измерений.

Указанная цель достигается усовершенствованием известного кодового теодолита, содержащего зрительную трубу, горизонтальный и вертикальный кодовые лимбы, расположенные соответственно на вертикальной и горизонтальной осях вращения, датчики углового положения кодовых лимбов, подключенные к вычислителям углового положения кодовых лимбов относительно соответственно коллимационной и горизонтальной плоскостей, и блок отображения информации, один из входов которого подключен к первому выходу вычислителя углового положения вертикального кодового лимба, а другой вход через блок введения поправки к выходу вычислителя углового положения горизонтального кодового лимба.

Усовершенствование заключается в том, что кодовый теодолит снабжен окулярным микрометром зрительной трубы, выполненным с последовательно соединенными кодовым датчиком положения и вычислителем углового положения визирной оси относительно коллимационной плоскости. Кроме того, в кодовом теодолите установлен датчик направления зенита и надира с блоком определения знака угла, вводимого в виде поправки в результаты измерения. Блок введения поправки выполнен в виде последовательно соединенных блока определения косинуса, блока умножения и сумматора, второй и управляющий входы которого подключены соответственно к выходам вычислителя углового положения горизонтального кодового лимба и блока определения знака угла. При этом второй вход блока умножения подключен к выходу вычислителя углового положения визирной оси относительно коллимационной плоскости, а вход блока определения косинуса подключен к второму выходу вычислителя углового положения вертикального кодового лимба.

На чертеже изображена функциональная схема исполнения кодового теодолита, вариант.

Кодовый теодолит содержит зрительную трубу 1, горизонтальный кодовый лимб 2, вертикальный кодовый лимб 3, датчик углового положения горизонтального кодового лимба 4, датчик углового положения вертикального кодового лимба 5, вычислитель углового положения горизонтального кодового лимба 6, вычислитель углового положения вертикального кодового лимба 7, блок отображения информации 8, блок введения поправки 9, окулярный микрометр 10, кодовый датчик положения окулярного микрометра 11, вычислитель углового положения визирной оси относительно коллимационной плоскости 12, датчик направлений зенита и надира 13, блок определения знака угла 14, блок определения величины косинуса угла наклона 15, блок умножения 16 и сумматор 17.

Зрительная труба 1 установлена на горизонтальной оси вращения, с которой соединен вертикальный кодовый лимб 3. Горизонтальная ось вращения установлена на алидаде, поворачивающейся относительно основания с помощью вертикальной оси вращения. С вертикальной осью вращения соединен горизонтальный кодовый лимб 2. Окулярный микрометр 10 установлен на зрительной трубе 1 и соединен с кодовым датчиком положения микрометра 11. С горизонтальной осью вращения соединен датчик направления зенита и надира 13.

Окулярный микрометр 10 может быть выполнен по одной из известных схем. В случае винтового микрометра или микрометра с наклоняемой плоскопараллельной пластинкой кодовый датчик положения 11 имеет кодовый лимб. При использовании в окулярном микрометре телескопической линзы или подвижного оптического клина кодовый датчик 11 имеет линейную кодовую шкалу.

Датчик направлений зенита и надира 13 может быть выполнен по схеме датчика угла поворота и совмещен с вертикальным кодовым лимбом 3. Возможно его выполнение в виде полудискового модулятора, связанного с горизонтальной осью вращения, с источником и приемником света. Возможно использование магниточувствительного элемента, поворотного трансформатора и других устройств, не противоречащих сущности изобретения.

Блок определения знака угла 14 формирует знак введения поправки в горизонтальное направление. Один из возможных вариантов построения блока 14 преобразование сигналов датчика направлений зенита и надира "да" или "нет", соответствующих знакам "+" и "-" с помощью усилителя-формирователя выходного сигнала в "0" или "1" на выходе.

В блоке определения величины косинуса угла наклона 15 функционально преобразуется код угла наклона зрительной трубы 1 из вычислителя углового положения вертикального кодового лимба 7 в код косинуса угла наклона зрительной трубы.

В блоке умножения 16 функционально преобразуется код угла отклонения визирной оси от коллимационной плоскости из блока 12 в код этого угла, умноженного на величину, обратную косинусу угла наклона зрительной трубы 1, поступившую из блока 15.

В сумматоре 17 складываются углы из блоков вычислителя углового положения горизонтального кодового лимба 6 и умножения 16 с учетом знака угла поправки из блока 14.

Возможны и другие варианты преобразования информации, не противоречащие сущности изобретения.

Кодовый теодолит работает следующим образом.

Наблюдатель наводит зрительную трубу 1 кодового теодолита на предмет, поворачивая системы осей угловых поворотов устройством предварительного наведения в горизонтальной плоскости (например, червячной передачей) и устройством точного наведения в вертикальной плоскости (например, наводящим винтом зрительной трубы). При этом горизонтальный 2 и вертикальный 3 кодовые лимбы занимают окончательное положение относительно коллимационной и горизонтальной плоскостей соответственно. Датчики углового положения горизонтального 4 и вертикального 5 кодовых лимбов передают на вычислители углового положения горизонтального 6 и вертикального 7 кодового лимба сигналы о положении зрительной трубы 1 относительно коллимационной и горизонтальной плоскостей. Если окулярный микрометр 10 находится в нулевом положении, то сигналы поступают в блок отображения информации 8 без изменений.

После этого наблюдатель наводит сетку нитей окулярного микрометра 10 на предмет, находящийся в стороне от коллимационной плоскости. Кодовый датчик положения окулярного микрометра 11 с помощью вычислителя углового положения визирной оси относительно коллимационной плоскости 12 передает в блок умножения 16 величину угла, соответствующую отсчету по окулярному микрометру. С вычислителя углового положения вертикального кодового лимба 7 в блок определения косинуса угла наклона 15 поступает информация, по которой определяется численная величина редукционного коэффициента, равного косинусу угла наклона, в свою очередь передаваемая в блок умножения 16.

В сумматоре 17 к информации от вычислителя углового положения горизонтального кодового лимба 6 прибавляется информация с блока умножения 16 с учетом знака, поступившего с блока 14.

Далее суммарная информация поступает на табло блока отображения информации 8 в виде численного значения горизонтального направления, соответствующего положению визирной оси зрительной трубы 1 при наведении сетки нитей окулярного микрометра 10 на предмет, находящийся в стороне от коллимационной плоскости.

Использование: оптическое приборостроение, в частности в геодезических угломерных приборах с автоматическим отсчетом углов по горизонтальному и вертикальному лимбам. Сущность изобретения: кодовый теодолит содержит соединенные с окулярным микрометром 10 кодовый датчик положения 11 и вычитатель углового положения 12, датчик направлений зенита и надира 13, соединенный с блоком определения знака угла 14. Блок введения поправки 9 выполнен в виде последовательно соединенных блока определения косинуса 15, подключенного к выходу вычислителя углового положения 7 вертикального кодового лимба 3, блок умножения, второй вход которого соединен с вычислителем углового положения 12 окулярного микрометра 10, и сумматор 17, второй и третий входы которого подключены соответственно к вычислителю углового положения 6 горизонтального кодового лимба и к блоку определения знака угла 14. 1 ил.

КОДОВЫЙ ТЕОДОЛИТ, содержащий зрительную трубу, горизонтальный и вертикальный кодовые лимбы, расположенные соответственно на вертикальной и горизонтальной осях вращения, датчики углового положения кодовых лимбов, подключенные к вычислителям углового положения кодовых лимбов относительно соответственно коллимационной и горизонтальной плоскостей, и блок отображения информации, один из входов которого подключен к первому выходу вычислителя углового положения вертикального кодового лимба, а другой вход через блок введения поправки к выходу вычислителя углового положения горизонтального кодового лимба, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, он снабжен окулярным микрометром зрительной трубы, выполненным с последовательно соединенными кодовым датчиком положения и вычислителем углового положения визирной оси относительно коллимационной плоскости, и датчиком направлений зенита и надира с блоком определения знака угла, а блок введения поправки выполнен в виде последовательно соединенных блока определения косинуса, блока умножения и сумматора, второй и управляющий входы которого подключены соответственно к выходам вычислителя углового положения горизонтального кодового лимба и блока определения знака угла, при этом второй вход блока умножения подключен к выходу вычислителя углового положения визирной оси относительно коллимационной плоскости, а вход блока определения косинуса подключен к второму выходу вычислителя углового положения вертикального кодового лимба.