ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ РАЗВОРОТА ДВУХ ОБЪЕКТОВ Российский патент 1995 года по МПК G01C1/00 

Изобретение относится к оптическому геодезическому приборостроению и может быть использовано для устройства измерения взаимных разворотов двух объектов, в том числе при отсутствии механической связи между ними.

Известны устройства для измерения взаимных разворотов двух объектов, установленных на разнесенных в пространстве коаксиальных осях вращения [1]
Однако, они не позволяют с высокой точностью измерять углы разворота при нарушении коаксиальности.

Известны оптические системы для измерения углов разворота двух объектов, расположенных на взаимно перпендикулярных осях. Это оптические системы отсчетных устройств теодолитов, содержащие первый и второй лимбы, соединенные с двумя осями вращения, содержащие первую и вторую проекционные системы, совмещающие изображения штрихов двух диаметрально потивоположных участков соответствующих лимбов и отсчетный микроскоп, соединенный с выходами проекционных систем [2]
Такая оптическая система применяется для определения углов разворота двух объектов зрительной трубы и алидады относительно подставки. Измерения разворотов производятся с помощью либо разных отсчетных устройств, либо последовательно с помощью переключения отсчетного микроскопа с одного канала на другой.

Такая оптическая система может применяться и для измерения углов разворота двух объектов, установленных на разнесенных осях вращения, параллельных друг другу, но будет эквивалентна двум теодолитам, установленным на едином основании.

Техническим результатом от использования изобретения является получение возможности измерения взаимных разворотов двух объектов, установленных на разнесенных параллельных осях вращения с одновременным отсчетом взаимного угла разворота и возможности изменения расстояния между осями вращения.

Технический результат достигается тем, что усовершенствуется оптическая система для измерения углов разворота двух объектов, установленных на разнесенных осях вращения, содержащая первый и второй лимбы, соединенные с этими осями, первую и вторую проекционные системы, содержащие два объектива и две прямоугольные призмы, обращенные преломляющими гранями к лимбу и объективу, и накладывающие изображения штрихов двух диаметрально противоположных участков соответствующих лимбов друг на друга с образованием биссекторов и отсчетный микроскоп.

Отличительной особенностью оптической системы являются введение в нее третьей проекционной системы, идентичной первым двум и установленной с противоположной от них стороны лимбов, причем, ее оптическая ось установлена в плоскости, параллельной плоскости осей вращения и ортогональной биссектрисе угла между плоскостями первой и второй проекционных систем, причем, третья проекционная система оптически соединяет выход первой и вход второй проекционных систем и выполнена с диафрагмой, установленной в совмещенных фокальных плоскостях первого и второго объективов этой системы.

При этом возможно изменения расстояния между осями вращения за счет разворота первой и второй проекционных систем вокруг узлов оптических соединений их с третьей проекционной системой.

На фиг. 1 дано расположение оптических элементов при малом расстоянии между осями вращения; на фиг. 2 при большом расстоянии.

На фиг. 1-2 обозначено: 1 и 2 оси вращения, 3 и 4 первый и второй лимбы, 5 (i) объектив проекционной системы, 6 (i) прямоугольная призма, 7 диафрагма.

Оси вращения 1 и 2 могут изменять свое положение, оставаясь параллельными друг другу. Разворот проекционных систем производится вокруг узлов оптических соединений их с третьей проекционной системой 6(2), 6(5) и 6(4), 6(6). Излучение от источников света, (не показан), поступает через лимб 3 в призму 6(1), проходит последовательно объективы 5(1) и 5(2), призмы 6(2) и 6(5), объективы 5(5) и 5(6), призмы 6(6), и 6(4), объективы 5(1) и 5(3) и после призмы 6(3) выходит через лимб 4 в отсчетный микроскоп (не изображен).

Оптическая система работает следующим образом.

Первая проекционная система 6(1), 5(1), 5(2), 6(2), расположенная ниже лимба 3, изображает участок штрихов, расположенных возле призмы 6(1), в диаметрально противоположном участке штрихов лимба 3 возле призмы 6(2). Штрихи двух участков, будучи расположенными друг возле друга, образуют биссекторы. Изображение этих биссекторов с помощью третьей проекционной системы 6(5), 5(5), 7,5(6) и 6(6) строится в плоскости лимба 4 с радиальным смещением относительно штрихов этого лимба. Штрихи биссекторы лимба 3 и штрихи лимба 4, расположенные возле призмы 6(6), с помощью второй проекционной системы 6(4), 5(4), 5(3) и 6(3) изображаются возле участка штрихов лимба 6, диаметрально противоположных участку 6(4). При этом штрихи двух участков лимба 4 также образуют биссекторы. В результате в отсчетном микроскопе образуются изображения двух систем штрихом лимба 3 и лимба 4 в виде биссекторов, причем, между двумя системами штрихов расположена тонкая разделяющая грань делителя поля микроскопа, что позволяет при измерениях производить совмещение штрихов коинцидентным способом. Отсчет углов по лимбам производится как в обычном теодолите с оптическим микрометром по одному кругу, с той разницей, что в разных частях поля зрения окуляра изображаются деления разных лимбов и поэтому подписи градусных делений в разных частях поля зрения отличаются не на 180^о, а на угол разворота предметов друг относительно друга.

Технико-экономическое преимущество оптической системы заключается в высокоточном измерении угла взаимного разворота двух предметов. С помощью такой системы можно исследовать ошибки шестеренчатых редукторов, а также систем с взаимными разворотами без механических связей, например, со связью через сельсины.

Использование: в оптическом геодезическом приборостроении, в частности в устройствах для измерения взаимных разворотов двух объектов, в том числе при отсутствии механической связи между ними. Сущность изобретения заключается в том, что предложено соединить изображения штрихов с противолежащих сторон с помощью третьей проекционной системы, соединяющей изображения штрихов в единую обсчетную систему с коинцидентным соединением штрихов. Расстояние между осями разворота параллельных осей предметов может изменяться при сохранении точности измерений. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ РАЗВОРОТА ДВУХ ОБЪЕКТОВ, содержащая установленные на автономных осях вращения первый и второй лимбы для размещения на них объектов, первую и вторую проекционные системы, каждая из которых выполнена из двух объективов и двух прямоугольных призм, обращенных преломляющими гранями к лимбу и объективу и установленных так, что сопрягают изображения штрихов двух диаметрально противоположных участков соответствующих лимбов, а также отсчетный микроскоп, отличающаяся тем, что в нее введена третья проекционная система, идентичная первым двум и установленная с противоположной от них стороны лимба, причем ее оптическая ось совпадает с плоскостью, параллельной плоскости, проходящей через оси вращения лимбов, и ортогональна биссектрисе угла между плоскостями, совпадающими с осью первой и второй проекционных систем, причем третья проекционная система оптически соединяет выход первой и вход второй проекционных систем, при этом задний фокус первого объектива и передний фокус второго объектива совмещены с дополнительной диафрагмой, установленной между ними. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью изменения расстояния между осями вращения объектов за счет разворота первой и второй проекционных систем вокруг выхода первой и входа второй проекционных систем.