ОПТИЧЕСКИЙ УГЛОМЕРНЫЙ ПРИБОР Российский патент 1995 года по МПК G01C1/02 

Изобретение относится к оптическому геодезическому приборостроению и может быть использовано в угломерных приборах типа теодолитов и тахеометров.

Известно, что при измерении горизонтальных углов отсчет по окулярному микрометру зрительной трубы или по шкале сетки нитей необходимо изменять с учетом величины косинуса угла наклона. Обычно это производится в виде отдельного математического действия после снятия отсчетов со шкалы микрометра или сетки нитей и отсчета вертикального круга. Вычисленный таким образом угол прибавляется к отсчету горизонтального круга.

Известны угломерные приборы, в которых зрительная труба и размещенный на горизонтальной оси вращения вертикальный круг оптически сопряжены с помощью призменной системы, позволяющей в поле зрения окуляра зрительной трубы наблюдать предметы местности одновременно с делениями шкалы вертикального круга [1] Однако определить поправку в горизонтальный угол такая система не позволяет.

Целью изобретения является полуавтоматическое определение величины поправки в горизонтальное направление при наблюдении предметов местности вне коллимационной плоскости зрительной трубы угломерного прибора.

Цель достигается тем, что в угломерный прибор, содержащий зрительную трубу с фокусным расстоянием f, горизонтальный круг на вертикальной оси вращения и вертикальный круг на горизонтальной оси вращения, введена скрепленная со зрительной трубой неподвижная равномерная шкала с интервалами l между делениями и панкратическая система микроскопа, оптически сопрягающая изображение шкалы с полем зрения окуляра зрительной трубы, при этом шкала изображается вдоль горизонтальной нити зрительной трубы, а увеличение микроскопа V связано с углом β между горизонтальным и наклонным положениями зрительной трубы выражением
V=(f/l) ˙ tg α ˙ cos β где α- угловая величина интервала между делениями шкалы.

Зрительная труба может быть выполнена с окулярным микроскопом, в котором величина перемещения подвижного элемента окулярного микрометра L связана с величиной перемещения отсчетного индекса по шкале М коэффициентом редукции R=L/M, а величина интервала шкалы выполнена с учетом коэффициента редукции.

На фиг. 1 показана оптическая схема прибора, на фиг. 2 и 3 показаны поля зрения окуляра зрительной трубы для этого варианта исполнения; на фиг. 4 показана оптическая схема по п. 2 формулы изобретения; на фиг. 5 и 6 соответствующие поля зрения окуляра для этого варианта исполнения.

Оптический прибор содержит объектив 1 зрительной трубы, окуляр 2 зрительной трубы, панкратический микроскоп 3, равномерную шкалу 4, подвижный элемент 5 окулярного микрометра, линзовую систему 6 передачи изображения отсчетного индекса, изображение 7 наблюдаемого предмета, изображение 8 шкалы, изображение 9 индекса окулярного микрометра.

Излучение от наблюдаемого предмета собирается объектом 1 зрительной трубы в сопряженной точке фокальной плоскости и создает изображение 7 наблюдаемого предмета. Изображение 8 шкалы 4 с помощью панкратического микроскопа 3 образуется в той же фокальной плоскости объектив 1 зрительной трубы. Там же строится изображение 9 отсчетного индекса с помощью линзовой системы 6 передачи изображения. Все эти изображения рассматриваются наблюдателем через окуляр 2 зрительной трубы.

Оптический угломерный прибор работает следующим образом.

Наблюдатель наводит поле зрения зрительной трубы на предмет, направление на который необходимо определить. Перемещая зрительную трубу по вертикали наводящим винтом, добиваются совмещения изображения 7 наблюдаемого предмета с горизонтальной нитью (фиг. 2). Расстояние между изображением 7 наблюдаемого предмета и вертикальной нитью является линейной мерой угла, который необходимо прибавить к отсчету по горизонтальному кругу для получения направления на наблюдаемый предмет. Угловая мера этого угла получается по отсчету числа целых и дробных частей интервала шкалы между вертикальной сеткой и изображением 7 наблюдаемого предмета. Например, если цена деления интервала шкалы равна 10 угловым секундам, а число целых и дробных частей интервала между вертикальной сеткой и изображением 7 наблюдаемого предмета составляет 2 интервала, то угловая мера поправки составляет 20 угловых секунд. При этом, что видно из сопоставления фиг. 2 и 3, из-за изменения расстояния между соседними штрихами пропорционально косинусу угла наклона происходит учет изменения угловой меры поправки, возникающей за счет изменения V, т.е. при том же отстоянии наблюдаемого предмета величина поправки становится равной 40 с.

При выполнении оптического угломерного прибора по п. 2 формулы с использованием окулярного микрометра после приведения изображения 7 на горизонтальную нить наблюдатель вращения маховичка (не показано) окулярного микрометра добиваются попадания изображения 7 в биссектор сетки нитей. Отсчет положения подвижного окулярного микрометра 9 относительно изображения шкалы 8 дает поправку к отсчету по горизонтальному кругу (15'' на фиг. 5 и 30'' на фиг. 6).

Таким образом достигается цель полуавтоматическое получение величины поправки.

Технико-экономическое преимущество изобретения заключается в повышении производительности труда при измерении горизонтальных направлений на наблюдаемые предметы за счет полуавтоматического определения величины поправки в отсчеты горизонтального круга.

Использование: оптическое геодезическое приборостроение. Сущность изобретения: излучение от наблюдаемого предмета собирается объективом зрительной трубы в сопряженной точке фокальной плоскости и создает изображение наблюдаемого предмета. Изображение шкалы с помощью панкратического микроскопа образуется в той же плоскости объектива. Там же строится изображение отсчетного индекса с помощью линзовой системы передачи изображения. Все эти изображения рассматриваются наблюдателем через окуляр зрительной трубы. 1 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. ОПТИЧЕСКИЙ УГЛОМЕРНЫЙ ПРИБОР, содержащий зрительную трубу с окуляром и объективом с фокусным его расстоянием f, а также горизонтальный круг, расположенный на вертикальной оси вращения, и вертикальный круг, расположенный на горизонтальной оси вращения, отличающийся тем, что в него введена соединенная со зрительной трубой неподвижная равномерная шкала с интервалами l между делениями и панкратическая система микроскопа, оптически сопрягающая изображение шкалы с полем зрения окуляра зрительной трубы, причем изображение шкалы ориентировано вдоль горизонтальной нити зрительной трубы, а увеличение V микроскопа связано с углом β между горизонтальным и наклонным положениями зрительной трубы выражением
V=(f/l)·tgα·cosβ,
где α угловая величина интервала между делениями шкалы. 2. Прибор по п.1, отличающийся тем, что в него введен установленный в зрительной трубе окулярный микрометр, величина перемещения L подвижного элемента которого связана с величиной перемещения M отсчетного индекса по шкале коэффициентом редукции R L/M, а величина интервала шкалы выполнена с учетом коэффициента редукции.