СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОСТИ ВИЗИРНОЙ ОСИ НИВЕЛИРА И ОСИ УРОВНЯ И НИВЕЛИР ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 1997 года по МПК G01C9/02 

Изобретение относится к области геодезических приборов, в частности к нивелирам, предназначенным для измерения превышений при помощи горизонтального визирного луча.

Основным требованием к нивелирам с уровнем, предназначенным для определения превышения при помощи горизонтальной прямой линии, является параллельность визирной оси и оси уровня.

Нивелиры обладают инструментальными погрешностями, нарушающими параллельность визирной оси и оси уровня, что снижает точность результатов измерений.

Эти погрешности определяются различиями в точности сборки и юстировки для изготовлении приборов, а также нарушением юстировки в процессе эксплуатации.

Известен способ проверки параллельности визирных осей нивелира и его уровня, который заключается в том, что нивелир устанавливают в точке, находящейся в приблизительно равных расстояниях (30-50 м) от точек, в которых поочередно устанавливают рейки и при приведенном на середину пузырьке уровня берут по этим рейкам отсчета а₁ и b₁ (1). Полученное при этом значение превышения Δha₁-b₁ свободно от ошибок из-за равенства расстояний от реек. Затем устанавливают нивелир в точку, максимально приближенную к одной из реек и после приведения пузырька уровня на середину берут отсчет b₂.

Если визирная ось горизонтальна, отсчет, взятый во втором положении нивелира по удаленной от него рейки, равен h+b₂. Если отсчет не равен этой сумме, перемещают сетку исправительными винтами до равенства.

Для контроля этот процесс повторяют.

Недостатками этого способа является необходимость сильно изменять фокусировку зрительной трубы из-за значительного различия в расстоянии от нивелира до точек установки реек, что вызывало погрешность за счет смещения фокусирующей линзы.

Кроме того, способ громоздок, требует разбивки полигона, переноса реек, многократных вычислений, что делает затруднительным использование его, особенно в процесса нивелировки.

Более близким к изобретению является способ юстировки, который может быть использован в нивелирах любых типов (2).

Линию длиной 45-60 м делят на три равные части длиной m₁. На двух граничных точках среднего участка устанавливают рейки, а на крайних точках линии поочередно устанавливают нивелир. На каждой точке нахождения инструмента берут отсчеты по обеим рейкам а₁ и b₁, a₂ и b₂ при приведенном на средину пузырьке уровня.

Из равенства заштрихованных треугольников следует
Δh = (a₁-Δ)-(b₁-2Δ) = (a₂-2Δ)-(b₂-Δ),
a₂= a₁-b₁+b₂+2Δ
Если визирный луч горизонтален, то Δ=0. Юстировка осуществляется перемещением сетки зрительной трубы до удовлетворения равенства
a₂=a₁-b₁+b₂.

Такой способ контроля параллельности визирной оси нивелира и оси уровня не обладает погрешностью, связанной с изменением фокусировки зрительной трубы. Однако он также достаточно громоздок в реализации, требует разбивки полигона, переносов нивелира и проведения многократных вычислений, что также затрудняет его применение, особенно для периодического контроля параллельности во время нивелирования, необходимость которого вызывается изменением атмосферных условиях или другими обстоятельствами работы.

Технической задачей является упрощение методики и повышения точности контроля параллельности визирной оси нивелира и оси уровня и сокращение времени контроля.

Технический результат достигается тем, что в способе приводят на средину пузырек уровня, проводят привязку нивелира к отсчетной рейке, поворачивают нивелир приблизительно на 180^o, выполняют поворот визирного луча нивелира на 180^o c помощью оптического отражательного элемента и при повторно приведенном на средину пузырьке уровня производят визирование нивелира на ту же отсчетную рейку и по величине смещения изображения сетки определяют взаимное положение визирной оси нивелира и оси уровня.

Совокупность и последовательность операций позволяет произвести контроль параллельности визирной оси нивелира и оси уровня с одной установки нивелира и исключает погрешность от изменения фокусировки зрительной трубы, не требует промежуточных вычислений, что обеспечивает повышенную точность контроля, значительно упрощает и ускоряет его и делает возможным периодическое проведение этого контроля при проведении нивелирования.

Технический результат в устройстве достигается тем, что нивелир, содержащий зрительную трубу и цилиндрический уровень, оснащенный установочными винтами, дополнительно снабжен оптическим отражательным элементом, например, призмой ВкР-180^o, выполненным с возможностью периодического механического сопряжения с трубой нивелира и размещенным перед объективом зрительной трубы, обеспечивая при этом излом визирной оси нивелира на 180^o.

На фиг. 1, 2 показан общий вид нивелира; на фиг. 3 вид А фиг. 2; на фиг. 4 изображение знака в поле зрения зрительной трубы нивелира; на фиг. 5 изображение рейки в поле зрения зрительной трубы нивелира.

Нивелир содержит зрительную трубу 1, механически сопрягаемый с трубой оптический отражательный элемент 2, например призму БкР 180^o, установленный по скользящей посадке на оправу объектива его зрительной трубы 1.

Для контроля нивелира по способу необходим также нивелирный знак 3 (например, перекрестие на стене) или нивелирная рейка 4, размещаемые перед объективом зрительной трубы 1.

Контроль параллельности визирной оси нивелира и оси уровня производится следующим образом. В нивелире 1 (фиг. 1) приводят на середину пузырек уровня, производят привязку нивелира к нивелирному знаку 3 или нивелирной рейке 4. При этом в поле зрения зрительной трубы нивелира 1 появится изображение 5 знака 3 (фиг. 4) или изображение 6 рейки 4 (фиг. 5) с делениями, обозначенными для облегчения описания изображения литерами А, В, С, Д, Е, где горизонтальная линия спроецировалась на деление В. Затем устанавливают перед объективом зрительной трубы 1 нивелира оптический отражательный элемент 2 (фиг. 2) типа призмы БкВ-180^o. Разворачивают нивелир приблизительно на 180^o, при этом с помощью отражательного элемента визирный луч нивелира также поворачивается на 180^o и после повторного приведения на середину пузырька уровня производят визирование на тот же нивелирный знак 3 или ту же нивелирную рейку 4. При этом в поле зрения зрительной трубы нивелира при параллельности осей нивелира и уровня получим изображение знака 7 (фиг. 4) или рейки 8 (фиг. 5). То, что горизонтальная линия вновь спроецируется на деление В, подтверждает параллельность осей нивелира и уровня.

В случае непараллельности осей нивелира и уровня изображение знака 3 или рейки 4 займет в поле зрения трубы нивелира (фиг. 4 и фиг. 5 соответственно) положение 9, 10, при этом горизонтальная линия спроецируется, например, на деление, обозначенное литерой Д (фиг. 5).

Разница Dh положений знака 5 и 9 (фиг. 4) или делений В и Д рейки на положение 10 составляет величину превышения, обусловленного непараллельностью осей. Перемещения сетку нивелира исправительными винтами до положения, в котором Δh=0, добиваемся параллельности осей нивелира и уровня. Достигнуть положения осей, при котором Δh=0, можно также с помощью перемещения оси уровня нивелира его установочными винтами.

Способ и нивелир, его реализующий, позволяют обеспечить повышение точности контроля параллельности визирной оси зрительной трубы нивелира и оси уровня за счет упрощения методики контроля, для проведения которого в изобретении достаточно развернуть нивелир на 180^o и выполнить излом визирной оси зрительной трубы нивелира на 180^o.

Использование: геодезические приборы. Сущность изобретения: повторную привязку зрительной трубы нивелира 1 к знаку 3 или рейке 4 производят с той же установки нивелира при его развороте на 180^o и изломе его визирного луча на 180^o через оптический отражательный элемент 2, например призму БкР-180^o, размещенный перед объективом зрительной трубы 1 нивелира. 2 с и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1.Способ контроля параллельности визирной оси нивелира и оси уровня, заключающийся в приведении на середину пузырька уровня и привязке сетки нивелира к отсчетной рейке, при этом определяют взаимное положение визирной оси нивелира и оси уровня по величине смещения изображения на сетке, отличающийся тем, что поворачивают нивелир на 180^o, осуществляют поворот визирного луча нивелира на 180^o с помощью оптического отражательного элемента и при повторно приведенном на середину пузырьке уровня производят визирование нивелира на ту же отсчетную рейку, после чего определяют взаимное положение визирной оси нивелира и оси уровня по величине смещения одного и того же изображения на сетке. 2. Нивелир, содержащий зрительную трубу с объективом и цилиндрический уровень, снабженный установочными винтами, отличающийся тем, что снабжен оптическим отражательным элементом, выполненным с возможностью периодического механического сопряжения со зрительной трубой и размещения перед ее объективом. 3. Нивелир по п.2, отличающийся тем, что оптический отражательный элемент выполнен в виде призмы БкР 180^o.