УГЛОМЕРНЫЙ ПРИБОР Российский патент 1995 года по МПК G01C1/02 

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

Наведение визирной оси теодолита или другого угломерного прибора на предмет производится путем угловых поворотов корпуса прибора с помощью наводящего винта. Противодействует усилию, создаваемому винтом, пружина. После наведения сетки нитей зрительной трубы пружина в течение некоторого времени выбирает люфты механизма наведения. Это нарушает первоначальное положение коллимационной плоскости. В результате возникает ошибка в угловых измерениях. Для ослабления влияния ошибок используют окулярные микрометры в зрительной трубе. При этом точный отсчет направления визирования получают в виде суммы отсчета по лимбу и отсчета по окулярному микрометру с учетом поправки в отсчет микрометра за угол наклона зрительной трубы. Поправка равна разности отсчета при наведении на предмет и отсчета при положении сетки в коллимационной плоскости, деленной на косинус угла наклона трубы.

Известны также угломерные приборы, содержащие зрительную трубу, оптически сопряженную с вертикальным кругом, отсчеты по которому наблюдаются через окуляр зрительной трубы. Однако такая система прибора не позволяет получать отсчет в поле зрения трубы при наведении на предмет вне коллимационной плоскости.

Целью изобретения является повышение производительности за счет исключения необходимости совмещения направления на визирную цель с коллимационной плоскостью угломерного прибора.

Указанная цель достигается за счет усовершенствования угломерного прибора, содержащего зрительную трубу с фокусным расстоянием объектива f, горизонтальный круг, размещенный на вертикальной оси вращения, вертикальный круг, размещенный на горизонтальной оси вращения и оптически сопряженный с полем зрения окуляра зрительной трубы через проекционный микроскоп с увеличением V, и первый светоделитель, размещенный между объективом и окуляром.

Усовершенствование заключается в том, что вертикальный круг выполнен с линиями номограммы, одна из которых является окружностью с центром, совмещенным с центром вертикального круга, а другие выполнены в виде кривых. При этом вертикальная касательная к изображению окружности в поле зрения окуляра совмещена с коллимационной плоскостью, а расстояние l между линиями номограммы по радиальным направлениям вертикального круга определяется из выражения
l f/V ˙ tg α cos γ где α угловая величина интервала между линиями номограммы;
γ угол между горизонтальным и наклонным радиальным направлениями вертикального круга.

Угломерный прибор может быть снабжен окулярным микрометром с подвижным оптическим элементом и отсчетным штрихом и вторым светоделителем, расположенным в одной плоскости с первым светоделителем и оптически сопряженным с подвижным оптическим элементом окулярного микрометра.

На фиг. 1 изображен вертикальный лимб с номограммой; на фиг. 2 участок номограммы, наложенный на поле зрения окуляра; на фиг. 3 поле зрения окуляра зрительной трубы угломерного прибора при наведении его на предмет; на фиг. 4 и 5 возможные варианты поля зрения угломерного прибора при исполнении его с окулярным микрометром.

На фиг. 1-5 обозначены центр лимба и центр окружности номограммы 1, окружность номограммы 2, внутренняя линия номограммы 3, наружная линия номограммы 4, край стеклянного лимба 5, наблюдаемый предмет 6, линия раздела двух секций делителя поля 7, граница секции поля 8 и изображение отсчетного штриха 9.

Вертикальный лимб (см. фиг. 1) имеет нанесенную из центра 1, совпадающего с горизонтальной осью, начальную окружность 2 и линии номограммы, ограниченные внутренней 3 и наружной 4 кривыми. По горизонтальному направлению через центр 1 расстояния до внутренней 3 и наружной 4 линий номограммы от начальной окружности 2 равно условной единице. Для радиальных направлений интервал уменьшается, составляя величину, пропорциональную косинусу угла наклона от горизонтального направления.

Угломерный прибор работает следующим образом.

На фиг. 2 на поле зрения окуляра наложены линии номограммы. В поле окуляра видны отрезки начальной окружности 2, внутренней 3 и наружной 4 линий номограммы. Кроме того, показана вертикальная касательная к изображению окружности в виде двух отрезков прямых, совмещенных с коллимационной плоскостью, и наблюдаемый предмет 6, смещенный вдоль горизонтальной сетки от коллимационной плоскости. Между крайними линиями номограммы 3 и 4 показаны промежуточные линии номограммы, а также знаки "+" и "-", определяющие знак поправки. Если цена деления интервала между линиями номограммы равна 10'', то поправка в отсчет горизонтального лимба для направления на предмет 6 составляет +1,8 ˙ 10 18''. Такой вид поля зрения угломерного прибора получается при использовании светоделительного кубика, причем изображения предметов 6 и линий номограммы получаются полупрозрачными. Для увеличения четкости изображений может быть использован светоделитель с линией раздела 7, совмещенной с горизонтальной линией сетки (фиг. 3) и непрозрачной отражающей поверхностью. В этом случае отсчет поправки производится по положению изображения предмета 6 относительно линий номограммы. На фиг. 3 поправка в отсчет горизонтального круга составляет -1,3 ˙ 10 -13''.

На фиг. 4 и 5 показаны поля зрения при исполнении угломерного прибора в вариантах с окулярным микрометром. На фиг. 4 изображение предмета 6 совмещено микрометром с перекрестием сетки, а на фиг. 5 перекрестие сетки передвинуто микрометром по полю зрения до совмещения с изображением предмета 6. Отсчеты по микрометру составляют -0,9 ˙ 10-9'' и -2,9 ˙ 10 -29'' для фиг. 4 и 5 соответственно. В варианте исполнения фиг. 5 шкала микрометра показана развернутой на 90^о и роль вертикальной касательной к окружности номограммы играют вертикальные отрезки сетки нитей в центре поля зрения и их развернутая проекция на линию номограммы 2.

Использование: в оптическом приборостроении, в частности в геодезических угломерных приборах. Сущность изобретения: изобретение позволяет упростить определение поправки в горизонтальное направление при наблюдении предметов вне коллимационной плоскости угломерного прибора. Для этого на вертикальном лимбе помещена номограмма, расстояние между начальной окружностью которой и линиями номограммы изменяется пропорционально косинусу угла наклона визирной оси зрительной трубы. Номограмма может быть помещена непосредственно в поле окуляра теодолита или спроектирована туда оптической системой. Предусмотрена возможность использования окулярного микрометра, поворота лимба с номограммой зубчатой передачей и изменение масштаба диаграммы панкратическим микроскопом. 5 ил.

1. УГЛОМЕРНЫЙ ПРИБОР, содержащий зрительную трубу с фокусным расстоянием f объектива, горизонтальный круг, размещенный на горизонтальной оси вращения, вертикальный круг, размещенный на горизонтальной оси вращения и оптически сопряженный с полем зрения окуляра зрительной трубы через проекционный микроскоп с увеличением v, и первый светоделитель, размещенный между объективом и окуляром, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности за счет исключения необходимости совмещения направления на визирную цель с коллимационной плоскостью, вертикальный круг выполнен с линиями номограммы, одна из которых выполнена в виде окружности с центром, совмещенным с центром вертикального круга, а другие в виде кривых, при этом вертикальная касательная к изображению окружности совмещена с коллимационной плоскостью, а расстояние l между линиями номограммы по радиальным направлениям вертикального круга определяется из выражения
l= f/v·tgα· cosγ ,
где α угловая величина интервала между линиями номограммы;
g угол между горизонтальным и наклонным радиальным направлением вертикального круга. 2. Прибор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен окулярным микрометром с подвижным оптическим элементом и отсчетным штрихом и вторым светоделителем, расположенным в одной плоскости с первым светоделителем и оптически сопряженным с подвижным оптическим элементом окулярного микрометра.