МАРКА К ВИЗИРНОМУ УСТРОЙСТВУ Российский патент 2001 года по МПК G01C15/06 

Изобретение относится к области геодезического приборостроения и может быть использовано для уменьшения ошибки визирования при створных наблюдениях, а также высокоточных угловых и линейных измерениях.

Известно устройство для визирования с использованием муарового эффекта, содержащее, в одной своей части, зрительную трубу со специальной сеткой, выполненной в виде двух растров, оси которых симметричны и наклонены к вертикальной оси сетки под небольшим постоянным углом, а во второй части марку, размещаемую на объекте визирования и выполненную в виде ряда параллельных вертикальных светлых и темных полос, причем таких полос по ту и другую сторону от оси симметрии должно быть не менее пяти.

В процессе визирования происходит накладывание прозрачного растра, что на сетке нитей зрительной трубы, на непрозрачный растр, которым является визирная марка. В случае когда оси симметрии обоих растров совпадут, то по левую и правую стороны от оси симметрии образуются муаровые полосы, причем концы их будут расположены на одной горизонтальной линии. При смещении оси симметрии прозрачного растра в правую сторону муаровая полоса на левой половине смещается вверх, а на правой - книзу (Методы и приборы высокоточных геодезических измерений в строительстве. М., "Недра", 1976, с. 152-156). [1] .

Недостаток такого устройства заключается в том, что для каждого расстояния нужны отдельные марки с индивидуальной расчетной шириной полос. Практикуемый доразворот плоскости марки с максимальной шириной полос с целью уменьшения их ширины до расчетной величины дает ограниченный эффект.

Известно также визирное устройство, содержащее, в одной своей части, зрительную трубу, перед объективом которой укреплен оптический блок, перекрывающий половину поля зрения зрительной трубы и выполненный в виде призменной системы полного оборачивания изображения, а в другой части - марку с нанесенной на ней под углом двумя темными полосами, которые с помощью механизма изменения угла всегда наклонены к оси марки с обеих сторон под равными углами (Авторское свидетельство СССР N 553446, кл. G 01 C 15/00. Бюл. изобретений N 13, 1977) [2]. Недостаток такого устройства состоит в том, что на практике из-за отсутствия контрольных показаний (совмещаются только два ромбовидных пятна) трудно добиться положения надежного слияния темных пятен при наложении прямого и обратного изображений, что отрицательно влияет на точность и надежность результатов визирования. В качестве прототипа принято устройство для построения шкал с изменяющимся масштабом, содержащее корпус, в котором установлен узел изменения расстояния интервалов шкалы, который выполнен в виде параллельных направляющих с резьбовой поверхностью с шагом, изменяющимся от направляющей к направляющей на постоянную величину, на направляющих размещены с возможностью резьбового перемещения каретки, несущие разбивочные указатели (Авторское свидетельство СССР N 1723438, кл. G 01 C 15/00, Бюл. изобретения N 12, 1992) [3].

Недостатком такого устройства является то, что он не может выполнять функции муаровой визирной марки, также не содержит чередующихся черных и белых полос, т.е. главных компонентов непрозрачного растра.

Целью изобретения является расширение диапазона использования устройства на область полевых геодезических измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для построения шкал с изменяющимся масштабом, содержащим корпус, в котором установлен узел изменения расстояний между указателями интервалов, выполненный в виде параллельных направляющих, каждая из которых содержит винтовую резьбу на поверхности с шагом, изменяющимся от направляющей к направляющей на постоянную величину; каретки с гайками, установленные на направляющих с возможностью перемещения, а также указатели интервалов; в нем направляющие выполнены с резьбами двух направлений; правой - на одной половине и левой - на другой, указатели интервалов изготовлены в виде чередующихся темных и светлых растровых пластин, жестко закрепленных на всей поверхности кареток, а каждая каретка соединена с двумя гайками при помощи держателей, длины которых возрастают от пластины к пластине на принятую величину по мере отодвигания пластин от оси симметрии к периферии марки.

Выполнение резьбы двух направлений на каждой направляющей с размещением там двух кареток делает возможным быстро менять шаг растра путем одновременного раздвигания (или сжимания) пластин растра от оси симметрии как в правую, так и в левую стороны.

Размещение каждой каретки на двух гайках позволяет удерживать в фиксированном положении поверхности и каретки, и размещаемой на ней растровой пластины, а использование держателей позволяет отодвигать растровые пластины от направляющих на разные расстояния так, чтобы они находились в параллельных плоскостях и не могли сталкиваться в процессе работы устройства.

Изготовление указателя интервалов в виде светлых и темных пластин с изменяемой посредством перекрытий шириной обеспечивает создание муаровой визирной марки, т.к. выстраиваемая ширина пластин строго отвечает проекции шага штрихов сетки нитей t₂ на марку для данного расстояния.

На фиг. 1 изображена визирная марка, вид спереди; на фиг. 2 изображена - то же, вид сзади; на фиг. 3 показан фрагмент визирной марки в аксонометрии.

Устройство содержит корпус 1, в котором размещены параллельные направляющие 2 узла изменения ширины темных и светлых растровых пластин. На поверхности направляющих выполнена индивидуальная резьба, изменяющаяся от направляющей к направляющей на постоянную величину. Каретки 3, соединенные с гайками 4 при помощи держателей 5. Кроме того, устройство содержит пластины растра 6, размещенные на поверхности кареток 3 с возможностью раздвигания, т. е. изменения ширины в процессе поступательного перемещения; рукоятку 7, которая посредством шестерен 8-16 поддерживает кинематическую связь с направляющими, а также со счетчиком оборотов 17, на корпусе марки размещен также визир 18.

Устройство работает следующим образом.

Марку, установленную на штативе, размещают над выбранной точкой и с помощью оптического визира 18 ориентируют на теодолит, установленный в исходной точке. Вращением рукоятки 7 приводят в движение каретки 3, вместе с которыми совершают перемещение и пластины растра 6, при таком перемещении каждая последующая пластина (от оси симметрии к периферии) уменьшает перекрытие предыдущей и этим увеличивает ширину последней. Препятствий к такому смещению нет, ибо пластины расположены в параллельных, но разных плоскостях.

Вращение рукоятки 7 прекращается тогда, когда на счетчике оборотов 17 будет зафиксирован отсчет, эквивалентный расстоянию между маркой и теодолитом, т.е. когда ширина полос растра достигнет расчетной для данного расстояния величины. Далее можно вести визирование. Точное наведение зрительной трубы достигается в момент совмещения муаровых полос.

Пример конкретного выполнения устройства.

Пусть толщина штрихов растра "а" на сетке нитей равна ширине просветов "b" между ними, а расстояние между штрихами растра t на стекле сетки нитей равно 0,025 мм. Тогда проекция шага штрихов сетки нитей t₁ на марку определяется формулой

где S₀ - расстояние от инструмента до визирной марки; f_об - фокусное расстояние объектива зрительной трубы, t¹ - расстояние между штрихами (шаг растра) на стекле сетки нитей.

Вычисленные значения t₁ для разных расстояний приведены в таблице, которой обозначены величины высот штрихов h, определенные по формуле
h = 10 t₁.

Примем за наибольшее расстояние, на которое рассчитывается растр визирной марки, 300 м. В этом случае рабочая поверхность марки составит по ширине 10х30 = 300 мм и по высоте h = 10t₁ = 10x30 = 300 мм.

Можно взять шаг резьбы для пар направляющих 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 и 16 соответственно 0,5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4 и 4.5 мм, а направление резьбы на их поверхности сделать чередующимися: "правая", "левая", и т.д. Причем для каждой отдельной направляющей резьба будет на одной ее половине "правой", а на другой - "левой".

Шестерни 7-16 сделать одинаковыми. Тогда при вращении рукоятки 7 на 10 оборотов каретки с пластинами растров отойдут от исходного положения на одной половине марки вправо, а на другой влево на: 5 мм, 10 мм, 15 мм, 20 мм, 25 мм, 30 мм, 35 мм, 40 мм, 45 мм. При двадцати оборотах рукоятки 7 эта цифра удвоится, а при тридцати утроится. Из приведенных данных видно, что при прокручивании рукоятки 7 и в 10, и в 20, и в 30 оборотов между соседними пластинами образуются растровые полосы одинаковой ширины: при 10 оборотах эта ширина составляет 5 мм, при 20 - 10 м и при 30-ти - 15 мм. Эти величины равны расчетным величинам для проекций штрихов растра "а" на марку для расстояний 100, 200 и 300 м (таблица).

Обороты рукоятки фиксируются на счетчике оборотов 17 и этим легко пользоваться в работе. Например, при установке марки на точке, удаленной от теодолита на 250 м, достаточно будет прокрутить рукоятку 7 до появления на счетчике отсчета, равного 250, и марка будет готова к работе.

В отличие от известной муаровой марки предложенное решение избавляет от необходимости иметь несколько визирных марок, предназначенных для работы на разных расстояниях. В новом решении обеспечивается быстрое и точное построение визирной марки с нужной шириной растровых полос, т.е. предназначаемых для визирования на требуемое расстояние.

Источники информации.

1. В. Д. Большаков, И.Ю. Васютинский, Е.Б. Клюшин, Н.Н. Лебедев, В.Е. Новак, М. Е. Пискунов, Г.Е. Рязанцев, Х.К. Ямбаев. Методы и приборы высокоточных геодезических измерений в строительстве. М., "Недра", 1976, с. 152-156.

2. А.И. Романов, В.П. Желябин. Визирное устройство. Авторское свидетельство N 553446, Бюл. изобретений N 13, 1977.

3. И.И. Григоращенко. Устройство для интерполирования горизонталей. Авторское свидетельство N 1723438, Бюл. изобретений N 12, 1992.

Изобретение относится к области геодезического приборостроения и может быть использовано при створных наблюдениях, а также высокоточных угловых и линейных измерениях. Марка к визирному устройству содержит корпус с узлом изменения ширины штрихов растра и визиром, каретки и указатели интервалов. Узел выполнен в виде параллельных направляющих с винтовой резьбой и соединен с рукояткой. Штрихи растра выполнены в виде чередующихся темных и светлых пластин, которые закреплены на каретках. Каретки установлены на направляющих с возможностью перемещения, каждая каретка соединена двумя гайками при помощи держателей. Резьба у направляющих выполнена на одной половине левого направления, на другой - правого. Шаг резьбы между направляющими изменяется на постоянную величину. Технический результат состоит в расширении диапазона использования устройства, повышении точности визирования и производительности труда. 3 ил., 1 табл.

Марка к визирному устройству, содержащая корпус, в котором установлен узел изменения расстояния между указателями интервалов, соединенный с рукояткой и выполненный в виде параллельных направляющих, каждая из которых содержит винтовую резьбу на поверхности с шагом, изменяющимся от направляющей к направляющей на постоянную величину, каретки, установленные на соответствующих направляющих с возможностью перемещения, а также указатели интервалов, отличающаяся тем, что у направляющих резьба на поверхности выполнена левого направления на одной ее половине и правого - на другой, указатели интервалов изготовлены в виде чередующихся темных и светлых растровых пластин, жестко закрепленных на поверхностях кареток, а каждая каретка соединена с двумя гайками при помощи держателей, длины которых возрастают от пластины к пластине на принятую величину по мере отодвигания пластин от оси симметрии к периферии марки.