СВЕТОДАЛЬНОМЕР Российский патент 1995 года по МПК G01C3/08 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и, в частности, геодезическим приборам для линейных измерений.

Известны светодальномеры, работающие в диапазоне модуляции светового потока на частотах 200-10000 МГц [1] При этом точность измерений составляет единицы мм и десятые доли мм. Например, светодальномер: Мекометр фирмы Керн имеет ошибку измерения ± 0,2 мм.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является светодальномер, в котором визирная и приемопередающая оптические системы (раздельные или коаксиальные) закреплены в корпусе, установленном на горизонтальной оси вращения U образной опоры, которая с помощью вертикальной оси вращения соединена с подставкой [2] Подставка снабжена подъемными винтами, устройством крепления к штативу и встроенным оптическим отвесом для центрирования прибора над маркой. На опоре находятся наводящие винты и уровень, установленный в плоскости ортогональной вертикальной оси вращения опоры.

При малых ошибках измерений становится важной ошибка из-за изменения постоянного слагаемого дальномера. Измерения величины постоянного слагаемого для получения достоверного результата должны производиться на нескольких контрольных расстояниях. Практически это связано с выездом на контрольный базис и перерывом в работе. Эталонирование с помощью контрольной оптической петли с призменными отражателями или со световолоконным кабелем при высоких частотах модуляции не обеспечивает необходимой точности.

Кроме того, при измерении наклонных дальностей возникает ошибка из неточной привязки величины постоянного слагаемого к горизонтальной оси вращения прибора. Еще одним источником ошибок является привязка прибора к центру пункта триангуляции или другой точке, относительно которой производятся измерения дальности. Известно что обычные оптические центриры имеют ошибки m_ц ±(0, 3. 0,5) мм на 1,5 м (на высоту штатива), что при точности ±0,2 мм у прибора типа "Мекометр" требует применения более сложных центрировочных устройств. Однако этих устройства выполнены в виде отдельных приборов и при установке на их место светодальномера возникает дополнительная ошибка около ±(0,1. 0,2) мм. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет снижения ошибок измерений. Это калибровка постоянного слагаемого непосредственно на рабочем пункте измерения с отнесением результатов измерений дальности к горизонтальной оси вращения, высокоточное центрирование под или над точками, расположенными по отвесной линии относительно вертикальной оси светодальномера или измерения величины горизонтального сдвига относительно этих точек. Кроме того, за счет конструктивных измерений, введенных для достижения цели изобретение позволяет с помощью светодальномера производить измерения высоты до точек, расположенных по отвесной линии под и над прибором.

Цель достигается тем что в светодальномере, содержащем визирную и приемопередающую оптические системы, закрепленные в корпусе установленном на горизонтальной оси вращения опоры, которая с помощью вертикальной оси вращения соединена с подставкой, снабженной подъемными винтами и устройством крепления к штативу, вертикальная ось вращения, опора и подставка прибора выполнены с вертикально-коаксиальными сквозными отверстиями, диаметры которых превышают диаметр окружности, описанной вокруг объективов визирной и приемопередающей оптических систем, а корпус и опора выполнены с возможностью наведения оптических осей объективов этих систем в направлении надира и зенита.

Кроме того, корпус прибора может быть снабжен двумя дополнительными реверсивными уровнями, установленными в плоскости ортогональной оси визирной системы, причем один из уровней параллелен горизонтальной оси вращения опоры, второй установлен под прямым углом к первому, а визирная система снабжена окулярным микрометром.

Подставка прибора может быть снабжена устройством для установки световозвращателя по отвесной линии под или над вертикальной осью вращения прибора при входном отверстии световозвращателя, обращенном к корпусу прибора, и для измерения разности высот световозвращателя и подставки прибора.

На фиг.1 показан светодальномер, общий вид; на фиг.2 вид А на фиг.1; на фиг.3 установка световозвращателя над корпусом.

Светодальномер содержит объектив 1 визирной и приемопередающей оптической системы (не показано), окуляр 2 визирной системы, корпус 3, опору 4, подставку 5, вертикальные коаксиальные отверстия 6 в опоре 4, подставке 5 и вертикальной оси 7, штангу 8, отсчетные приспособления 9 (1) и 9 (2), реверсивные уровни 10 и 11, окулярный микрометр 12 и световозвращатель 13, кронштейн 14, стойки 15, винты 16, 17.

Светодальномер установлен на головке штатива и обращен объективами 1 (фиг. 1) в направлении надира N и окуляром 2 в зенит Z. На головке штатива укреплено устройство для установки световозвращателя 13, в котором штанга 8 установлена в положение, при котором световозвращатель 13 находится на отвесной линии под вертикальной осью 7 вращения и обращен входным отверстием к корпусу 3. Отсчетные приспособления 9(1) и 9(2) соединены с подставкой 5 и кронштейном 14 со световозвращателем 13. В опоре 4, вертикальной оси 7 вращения и подставке 5 имеется сквозная полость, состоящая из вертикальных соосных отверстий 6. В головке штатива (стандартного исполнения) также имеется сквозное отверстие, соосное с вертикальной осью 7. Свет от объективов 1 без затенения может проходить к световозвращателю 13 и возвращаться обратно к объективам 1. Вертикальное положение корпуса 3 устанавливается по уровням 10 и 11. Опора 4 и корпус 3 позволяют переводить корпус 3 объективами 1 через направление надира N и зенита Z.

На фиг.3 световозвращатель находится на отвесной линии над вертикальной осью 7 вращения и обращен входным отверстием к корпусу 3, направленному объективом 1 в точку зенита.

Светодальномер работает следующим образом.

Устанавливают светодальномер на головку штатива и, последовательно направляя его на световозвращатель 13, установленный в направлениях надира N и зенита Z, измеряют расстояния D_N и D_Z на светодальномеру и расстояния h_N и h_Z по устройству для крепления световозвращателя 13, используя шкалу, нанесенную на штанге 8, и отсчетные приспособления 9(1) и 9(2).

Для наведения на цель в обычных условиях работы, а также для наведения светодальномера в точки зенита и надира корпус 3 может поворачиваться вокруг горизонтальной оси на 360^о, что обеспечивается соответствующей высотой стоек 15, опоры 4, точнее наведение выполняется с помощью наводящего винта 16 по вертикали после закрепления зажимного винта 17 горизонтальной оси вращения.

Постоянное слагаемое светодальномера определяют из выражения
С 0,5 [(D_Z + D_N) (h_Z + h_N)]
Постоянное слагаемое при этом получается отнесенным к горизонтальной оси вращения светодальномера.

Убрав световозвращатель 13 вместе с приспособлением для его крепления, наклонами его приводят уровни 10 и 11 в нуль- пункт. Затем проверяют центрирование светодальномера над (или под) точкой стояния. При этом объективы 1 всех оптических систем должны быть направлены в надир N (или зенит Z). При необходимости измеряют углы отклонения от направления отвесной линии по окулярному микрометру 12, а также высоту над (или под) точкой стояния с помощью светодальномера, используя объективы приемопередающей оптической системы 1 и отверстие 6 при направлении прибора в надир N или окулярную призму (на фиг. не показанную) на окуляре 2 при направлении светодальномере в зенит Z. Затем рассчитывают величину горизонтального сдвига инструмента относительно точки стояния. Высота над точкой стояния не ограничивается высотой штатива, а может быть значительно больше. Это может быть высота пункта триангуляции над центром, глубина шахты, высота здания и т.п. То же относится и к высоте под точкой стояния. С учетом полученных поправок после этого производят измерения расстояний до соседних пунктов.

Технико-экономическое преимущество изобретения заключается в повышении точности измерений, ускорении производства работ, возможности получения высот точек, расположенных под и над светодальномером, без проведения геометрического или тригонометрического нивелирования, что снижает затраты на геодезические работы.

Использование: в оптическом приборостроении, в частности в геодезических приборах для линейных измерений. Сущность изобретения: в светодальномере в опоре, вертикальной оси вращения и подставке выполнены соосные сквозные отверстия, диаметр которых превышает диаметр окружности, описанной вокруг объективов визирной и приемопередающей оптических систем. Корпус и опора выполнены с возможностью наведения светодальномера в направлениях зенита и надира. Подставка снабжена устройством для установки светоотражателя под или над вертикальной осью вращения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. СВЕТОДАЛЬНОМЕР, содержащий визирную и приемопередающую оптические системы, расположенные в корпусе, установленном на горизонтальной оси вращения опоры, которая с помощью вертикальной оси вращения соединена с подставкой, снабженной подъемными винтами и устройством крепления к штативу, отличающийся тем, что в вертикальной оси, опоре и подставке выполнены соосные сквозные отверстия, диаметры которых превышают диаметр окружности, описанной вокруг объективов визирной и приемопередающей оптических систем, а корпус установлен с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси. 2. Светодальномер по п.1, отличающийся тем, что на корпусе установлены два реверсивных уровня в плоскости, ортогональной оси визирной системы, причем один из уровней размещен параллельно горизонтальной оси вращения опоры и под прямым углом к другому уровню, а визирная система снабжена окулярным микрометром. 3. Светодальномер по п.1, отличающийся тем, что в него введено соединенное с подставкой устройство для установки световозвращателя по отвесной линии под или над вертикальной осью вращения и для измерения разности высот световозвращателя и подставки, при этом входное отверстие световозвращателя обращено к корпусу.